W wielu miejscach na świecie brakuje wody zdatnej do picia i ta sytuacja wciąż się pogarsza.

Kiedy brakuje naturalnie występującej słodkiej wody, wtedy różne metody odsalania stają się efektownymi rozwiązaniami technologicznymi. Ostatnia szacowana ilość odsalanej wody, którą odnotowałem to rok 2007, kiedy wyniosła ona 30 miliardów litrów dziennie.

Ta liczba wydaje się być znacząca, ale większość tej produkcji jest wykorzystywana na rzecz wydobycia ropy w krajach w Zatoce Perskiej, które mogą sobie pozwolić na olbrzymie koszty zużycia energii związane z procesem wielostopniowej destylacji rzutowej (ang. multi-stage flash - MSF). Ogólnie koszty wynoszą od 0.5 dolara do 0.85 dolarów za metr sześcienny wody, gdzie 70% tego kosztu stanowi zużycie energii.

Poza Bliskim Wschodem, najpopularniejszą metodą odsalania jest odwrócona osmoza (ang. reverse osmosis - RO).Mimo że podczas tego procesu wykorzystywane jest mniej energii, to nadal pociąga on za sobą zużycie olbrzymich jej ilości. Bardzo trudno jest znaleźć równowagę między zapotrzebowaniem na słodką wodę a niskim zużyciem energii. Państwowy Komitet Badań Naukowych przedstawił w swoim Projekcie dotyczącym Sposobów Odsalania i Oczyszczania Wody (ang. Desalination and Water Purification Technology Roadmap)sposoby redukcji kosztów odsalania o 50-80% w 2020.

Badania nad nanosurowcami skutkowały kilkoma dobrymi koncepcjami, których celem ma być usprawnienie procesu odsalania. Na przykład jedna z grup badawczych stosowała cząsteczki magnetyczne w nanoskali, pierwotnie wykorzystywane w nowych narzędziach pamięciowych, które miały umożliwić proces osmozy spontanicznej, zużywające mniej energii. Inni stosowali nanorurki węglowe, aby odfiltrować wodę ze szkodliwych jonów. 

Teraz, niemiecka grupa naukowców, kierowana przez Fabio La Mantia w Centrum Nauk Elektrochemicznych na Ruhr-Universität w Bochum, opracowała tzw. „baterię odalającą”. (Praca została opublikowana 23 stycznia 2012 w wersji internetowej Nanolistów „Bateria Odsalająca”)

La Mantia wyjaśnił Nanowerk, że „za pomocą energii elektrycznej, to urządzenie może przechwycić sól ze strumienia wody morskiej i uwolnić ją w kolejnym strumieniu”. „Na tym wczesnym etapie niewiele brakuje, aby nasza technologia stała się wydajna wykorzystując zjawisko odwróconej osmozy, jedną z najefektywniejszych obecnie dostępnych technik.”

Praca opiera się na badaniach przeprowadzonych przez Yi Cui i jego zespół w Stanford w ubiegłym roku, które dotyczyły wytwarzania nanorurek z dwutlenku manganu tworzących elektrodę baterii, która wykorzystuje różnicę zasolenia między wodą słodką a słoną.

Nowe badania wskazują na możliwość odwrócenia tego procesu. Zamiast wytwarzania elektryczności wynikającej z różnicy w zasoleniu, bateria odsalająca wprowadza energię elektryczną w celu usunięcia jonów sodu i chlorku z wody morskiej. Jaki rezultat? Odsalanie.

La Mantia tłumaczy Nanowerk, że „na początku w pełni naładowane elektrody, które nie zawierają ruchliwych jonów sodu i chlorku, gdy są naładowane, są zanurzane w wodzie morskiej. Wtedy stosuje się prąd stały celem usunięcia jonów z roztworu. W kolejnym, drugim etapie, roztwór wody słodkiej w ogniwie jest usuwany, a następnie zostaje zastąpiony dodatkową wodą morską. Wtedy następuje ponowne naładowanie elektrod znajdujących się w tym roztworze, uwalniając jony i tworząc solankę. W ostatnim, czwartym etapie, roztwór solanki zostaje zastąpiony nową wodą morską, a bateria odsalająca jest gotowa do zastosowania w kolejnym cyklu.”

Atrakcyjną cechą urządzenia jest to, że wykorzystuje ono niskie napięcie, co oznacza, że źródło energii słonecznej może je uruchomić. Możliwe, że pewnego dnia będzie ona zasilana ogniwem fotowoltaicznym.

Źródło: www.nanowerk.com

http://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/nanotechnology/nanotechnology-used-to-create-a-desalination-battery