Bagaimana dengan desalinasi air laut yang efisien? Banyak air dengan harga murah
Akses ke air minum yang bersih dan aman adalah kebutuhan yang sayangnya kurang terpenuhi di banyak bagian dunia. Desalinasi air laut akan sangat membantu di banyak wilayah di dunia, jika, tentu saja, tersedia metode yang cukup efisien dan dalam ekonomi yang wajar.
Harapan baru untuk pengembangan hemat biaya cara mendapatkan air tawar dengan menghilangkan garam laut muncul tahun lalu ketika para peneliti melaporkan hasil penelitian menggunakan bahan jenis kerangka organologam (MOF) untuk penyaringan air laut. Metode baru, yang dikembangkan oleh tim di Universitas Monash Australia, membutuhkan energi yang jauh lebih sedikit daripada metode lain, kata para peneliti.
Kerangka organologam MOF adalah bahan yang sangat berpori dengan luas permukaan yang besar. Permukaan kerja besar yang digulung menjadi volume kecil sangat bagus untuk penyaringan, mis. menangkap partikel dan partikel dalam cairan (1). Jenis baru MOF disebut PSP-MIL-53 digunakan untuk menjebak garam dan polutan dalam air laut. Ditempatkan di dalam air, secara selektif mempertahankan ion dan kotoran di permukaannya. Dalam waktu 30 menit, MOF mampu menurunkan total padatan terlarut (TDS) air dari 2,233 ppm (ppm) menjadi di bawah 500 ppm. Ini jelas di bawah ambang batas 600 ppm yang direkomendasikan oleh Organisasi Kesehatan Dunia untuk air minum yang aman.
1. Visualisasi pengoperasian membran organologam selama desalinasi air laut.
Dengan menggunakan teknik ini, para peneliti mampu menghasilkan hingga 139,5 liter air tawar per kilogram bahan MOF per hari. Setelah jaringan MOF "diisi" dengan partikel, dapat dengan cepat dan mudah dibersihkan untuk digunakan kembali. Untuk melakukan ini, ia ditempatkan di bawah sinar matahari, yang melepaskan garam yang terperangkap hanya dalam empat menit.
“Proses desalinasi evaporatif termal membutuhkan energi yang intensif, sementara teknologi lain seperti osmosis balik (2), mereka memiliki banyak kekurangan, termasuk konsumsi energi dan bahan kimia yang tinggi untuk pembersihan dan deklorinasi membran,” jelas Huanting Wang, ketua tim peneliti di Monash. “Sinar matahari adalah sumber energi yang paling melimpah dan terbarukan di Bumi. Proses desalinasi berbasis adsorben baru kami dan penggunaan sinar matahari untuk regenerasi memberikan solusi desalinasi yang hemat energi dan ramah lingkungan.”
2. Sistem desalinasi air laut osmosis di Arab Saudi.
Dari graphene ke kimia cerdas
Dalam beberapa tahun terakhir, banyak ide baru telah muncul untuk desalinasi air laut hemat energi. "Teknisi Muda" memantau dengan cermat perkembangan teknik ini.
Kami menulis, antara lain, tentang gagasan orang Amerika di Universitas Austin dan orang Jerman di Universitas Marburg, yang untuk menggunakan chip kecil dari bahan yang dialiri arus listrik dengan tegangan yang dapat diabaikan (0,3 volt). Dalam air garam yang mengalir di dalam saluran perangkat, ion klorin sebagian dinetralkan dan terbentuk Medan listrikseperti pada sel kimia. Efeknya adalah garam mengalir ke satu arah dan air tawar ke arah lain. Isolasi terjadi air tawar.
Ilmuwan Inggris dari University of Manchester, yang dipimpin oleh Rahul Nairi, menciptakan saringan berbasis graphene pada tahun 2017 untuk menghilangkan garam dari air laut secara efektif.
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Nanotechnology, para ilmuwan berpendapat bahwa itu dapat digunakan untuk membuat membran desalinasi. graphene oxide, alih-alih graphene murni yang sulit ditemukan dan mahal. Grafena lapisan tunggal perlu dibor ke dalam lubang kecil agar permeabel. Jika ukuran lubang lebih besar dari 1 nm, garam akan bebas melewati lubang, sehingga lubang yang akan dibor harus lebih kecil. Pada saat yang sama, penelitian telah menunjukkan bahwa membran oksida graphene meningkatkan ketebalan dan porositas ketika direndam dalam air. tim dokter. Nairi menunjukkan bahwa melapisi membran dengan grafena oksida dengan lapisan tambahan resin epoksi meningkatkan efektivitas penghalang. Molekul air dapat melewati membran, tetapi natrium klorida tidak bisa.
Sekelompok peneliti Arab Saudi telah mengembangkan perangkat yang mereka yakini akan secara efektif mengubah pembangkit listrik dari "konsumen" air menjadi "produsen air tawar". Para ilmuwan menerbitkan sebuah makalah yang menjelaskan hal ini di Nature beberapa tahun yang lalu. teknologi surya baruyang dapat menghilangkan garam air dan menghasilkan pada saat yang sama listrik.
Dalam prototipe yang dibangun, para ilmuwan memasang pembuat air di bagian belakang. baterai surya. Di bawah sinar matahari, sel menghasilkan listrik dan melepaskan panas. Alih-alih kehilangan panas ini ke atmosfer, perangkat mengarahkan energi ini ke pabrik yang menggunakan panas sebagai sumber energi untuk proses desalinasi.
Para peneliti memasukkan air garam dan air yang mengandung kotoran logam berat seperti timbal, tembaga dan magnesium ke dalam penyuling. Perangkat itu mengubah air menjadi uap, yang kemudian melewati membran plastik yang menyaring garam dan puing-puing. Hasil dari proses ini adalah air minum murni yang memenuhi standar keamanan Organisasi Kesehatan Dunia. Para ilmuwan mengatakan prototipe, dengan lebar sekitar satu meter, dapat menghasilkan 1,7 liter air bersih per jam. Tempat yang ideal untuk perangkat semacam itu adalah di iklim kering atau semi-kering, di dekat sumber air.
Guihua Yu, seorang ilmuwan material di Austin State University, Texas, dan rekan satu timnya melamar pada 2019 secara efektif menyaring hidrogel air laut, campuran polimeryang menciptakan struktur berpori dan menyerap air. Yu dan rekan-rekannya menciptakan spons gel dari dua polimer: satu adalah polimer pengikat air yang disebut polivinil alkohol (PVA) dan yang lainnya adalah penyerap cahaya yang disebut polipirol (PPy). Mereka memadukan polimer ketiga yang disebut kitosan, yang juga memiliki daya tarik kuat terhadap air. Para ilmuwan melaporkan di Science Advances bahwa mereka telah mencapai produksi air murni 3,6 liter per jam per meter persegi permukaan sel, yang merupakan tertinggi yang pernah tercatat dan sekitar dua belas kali lebih baik daripada yang diproduksi hari ini dalam versi komersial. .
Terlepas dari antusiasme para ilmuwan, tidak terdengar bahwa metode desalinasi baru yang ultra-efisien dan ekonomis menggunakan bahan baru akan menemukan aplikasi komersial yang lebih luas. Sampai itu terjadi, berhati-hatilah.
