1 dzień temu
Chińscy naukowcy opracowali system odsalania wody morskiej zasilany wyłącznie energią słoneczną, który eliminuje koszty energii elektrycznej z sieci. Technologia oparta na innowacyjnym materiale fototermicznym osiąga wydajność pozwalającą na produkcję słodkiej wody taniej niż w przypadku wody butelkowanej. Rozwiązanie to wpisuje się w strategię zabezpieczenia zasobów wodnych Chin i uniezależnienia tego procesu od paliw kopalnych.
Odsalanie wody morskiej stanowi jedno z kluczowych rozwiązań problemu globalnego deficytu wody pitnej. Tradycyjne metody, takie jak odwrócona osmoza czy wielostopniowa destylacja rzutowa, są niezwykle energochłonne. Wymagają potężnych nakładów finansowych i stałego dostępu do energii elektrycznej, co sprawia, iż technologia ta była dotychczas zdominowana przez bogate kraje Bliskiego Wschodu, dysponujące tanimi paliwami kopalnymi.
Chiński zespół badawczy zaprezentował rozwiązanie, które ma potencjał zmiany tego paradygmatu. Opracowano zewnętrzny prototyp demonstracyjny, który przez cały rok funkcjonował stabilnie bez pobierania energii z sieci elektroenergetycznej, opierając się wyłącznie na energii uzyskiwanej ze światła słonecznego.
Innowacja materiałowa: 90% absorpcji energii
Kluczem do sukcesu chińskiego projektu jest nowatorskie podejście do inżynierii materiałowej. Naukowcy stworzyli trójwymiarowy materiał do odparowywania fototermicznego, w strukturę którego wpleciono specjalne nanocząsteczki. Konstrukcja ta pozwala na radykalne zwiększenie wydajności konwersji energii słonecznej na energię cieplną napędzającą proces odsalania.
Zgodnie z wynikami badań, opracowana struktura osiąga wskaźnik absorpcji promieniowania słonecznego na poziomie 90,2%. W praktyce oznacza to, iż materiał pochłania zdecydowaną większość docierającego do niego światła, minimalizując straty. Co więcej, zastosowanie tej technologii pozwoliło na obniżenie ilości energii niezbędnej do odparowania określonej objętości wody morskiej o 45,7% w porównaniu do konwencjonalnych systemów.
Wydajność prototypu pozwala na wyprodukowanie około 20 litrów słodkiej wody na każdy metr kwadratowy instalacji dziennie. System konwertuje ponad 90% zaabsorbowanej energii słonecznej bezpośrednio w proces parowania, co czyni go wyjątkowo efektywnym.
Testy polowe i opłacalność ekonomiczna
Weryfikacja technologii wykroczyła poza laboratorium. Na niewielkim obszarze testowym urządzenie zostało z powodzeniem wykorzystane do nawodnienia 5 metrów kwadratowych pola uprawnego. System dostarczał wodę przez pełny cykl wzrostu roślin, bazując wyłącznie na energii słonecznej i nie wymagając podłączenia do zewnętrznej infrastruktury elektroenergetycznej.
Aspekt ekonomiczny stanowi najistotniejszą przewagę nowego rozwiązania. Zespół badawczy obliczył, iż przy założeniu dwuletniego okresu eksploatacji urządzenia, koszt wyprodukowania litra słodkiej wody spada poniżej średnich kosztów produkcji wody butelkowanej. Naukowcy podkreślają, iż przewaga ekonomiczna tej technologii będzie rosła proporcjonalnie do skali wdrożenia oraz wydłużania czasu jej operacyjnego wykorzystania.
Szerszy kontekst: bezpieczeństwo wodne i transformacja
Rozwój technologii taniego odsalania wody ma dla Chin znaczenie strategiczne. Pomimo rozległego terytorium, kraj ten walczy z poważnym deficytem zasobów wodnych w przeliczeniu na mieszkańca. Problem ten jest szczególnie odczuwalny na uprzemysłowionej i rolniczej północy kraju, gdzie niedobory wody stanowią jedno z największych wyzwań dla środowiska naturalnego i gospodarki.
Przejście na odsalanie zasilane energią słoneczną wpisuje się w chińską strategię transformacji energetycznej, mającą na celu osiągnięcie szczytu emisji dwutlenku węgla przed 2030 rokiem i neutralności węglowej do roku 2060. Wykorzystanie dominującej pozycji Chin w sektorze fotowoltaiki i inżynierii materiałowej do rozwiązania problemu deficytu wody pozwala na uniezależnienie kluczowej infrastruktury od paliw kopalnych.
Technologia ta ma również istotny potencjał eksportowy. Systemy odsalania niewymagające podłączenia do sieci elektrycznej mogą stanowić przełom dla odizolowanych społeczności, wysp oraz regionów przybrzeżnych w krajach rozwijających się, które dotychczas nie mogły pozwolić sobie na budowę konwencjonalnych zakładów odsalania.
Źródła
- SCMP, Chinese tech makes desalinating seawater cheaper than producing bottled water
- MSN, China’s solar desalination breakthrough could undercut bottled water prices
- TBS Graduates, Scientists in China have developed a solar-powered desalination system
Leszek B. Ślazyk
e-mail: [email protected]
