Sinar matahari untuk mengatasi krisis air bersih dunia
Engine

Sinar matahari untuk mengatasi krisis air bersih dunia


Kredit: Institut Industri Masa Depan UniSA

Para peneliti di UniSA telah mengembangkan teknik hemat biaya yang dapat memberikan air minum yang aman bagi jutaan orang yang rentan dengan menggunakan bahan yang murah dan berkelanjutan serta sinar matahari.

Kurang dari 3 persen air dunia adalah segar, dan karena tekanan perubahan iklim, polusi, dan pola populasi yang bergeser, di banyak daerah sumber daya yang sudah langka ini semakin langka.

Saat ini, 1,42 miliar orang — termasuk 450 juta anak-anak — tinggal di daerah dengan kerentanan air yang tinggi, atau sangat tinggi, dan angka itu diperkirakan akan meningkat dalam beberapa dekade mendatang.

Para peneliti di Institut Industri Masa Depan UniSA telah mengembangkan proses baru yang menjanjikan yang dapat menghilangkan tekanan air bagi jutaan orang, termasuk mereka yang tinggal di banyak komunitas yang paling rentan dan kurang beruntung di planet ini.

Sebuah tim yang dipimpin oleh Associate Professor Haolan Xu telah menyempurnakan teknik untuk memperoleh air tawar dari air laut, air payau, atau air yang terkontaminasi, melalui penguapan matahari yang sangat efisien, memberikan air minum segar setiap hari yang cukup untuk keluarga beranggotakan empat orang hanya dari satu meter persegi sumber air. .

“Dalam beberapa tahun terakhir, ada banyak perhatian pada penggunaan penguapan matahari untuk membuat air minum segar, tetapi teknik sebelumnya terlalu tidak efisien untuk dapat digunakan secara praktis,” kata Assoc Prof Xu.

“Kami telah mengatasi ketidakefisienan tersebut, dan teknologi kami sekarang dapat menyalurkan cukup air bersih untuk mendukung banyak kebutuhan praktis dengan biaya yang lebih murah dari teknologi yang ada seperti reverse osmosis.”

Inti dari sistem ini adalah struktur fototermal yang sangat efisien yang berada di permukaan sumber air dan mengubah sinar matahari menjadi panas, memfokuskan energi secara tepat di permukaan untuk menguapkan bagian paling atas dari cairan dengan cepat.

Sementara peneliti lain telah mengeksplorasi teknologi serupa, upaya sebelumnya telah terhambat oleh hilangnya energi, dengan panas yang masuk ke sumber air dan menghilang ke udara di atasnya.

“Sebelumnya banyak evaporator fototermal eksperimental pada dasarnya dua dimensi; mereka hanya permukaan datar, dan mereka bisa kehilangan 10 hingga 20 persen energi matahari ke air curah dan lingkungan sekitarnya,” kata Dr. Xu.

“Kami telah mengembangkan teknik yang tidak hanya mencegah hilangnya energi matahari, tetapi sebenarnya menarik energi tambahan dari air curah dan lingkungan sekitarnya, yang berarti sistem beroperasi pada efisiensi 100 persen untuk masukan matahari dan menarik hingga 170 persen energi lainnya dari air dan lingkungan. “

Berbeda dengan struktur dua dimensi yang digunakan oleh peneliti lain, Assoc Prof Xu dan timnya mengembangkan evaporator tiga dimensi berbentuk sirip, mirip heatsink.

Desain mereka memindahkan panas berlebih dari permukaan atas evaporator (yaitu permukaan penguapan matahari), mendistribusikan panas ke permukaan sirip untuk penguapan air, sehingga mendinginkan permukaan penguapan atas dan menyadari kehilangan energi nol selama penguapan matahari.

Teknik heatsink ini berarti semua permukaan evaporator tetap pada suhu yang lebih rendah daripada air dan udara di sekitarnya, sehingga energi tambahan mengalir dari lingkungan eksternal berenergi lebih tinggi ke evaporator berenergi lebih rendah.

“Kami adalah peneliti pertama di dunia yang mengekstraksi energi dari air curah selama penguapan matahari dan menggunakannya untuk penguapan, dan ini telah membantu proses kami menjadi cukup efisien untuk menyalurkan antara 10 dan 20 liter air bersih per meter persegi per hari. ”

Selain efisiensinya, kepraktisan sistem ditingkatkan dengan fakta bahwa ia dibangun sepenuhnya dari bahan sehari-hari yang sederhana yang berbiaya rendah, berkelanjutan, dan mudah diperoleh.

“Salah satu tujuan utama penelitian kami adalah untuk memberikan aplikasi praktis, jadi bahan yang kami gunakan hanya bersumber dari toko perangkat keras atau supermarket,” kata Assoc Prof Xu.

“Satu-satunya pengecualian adalah bahan fototermal, tetapi bahkan di sana kami menggunakan proses yang sangat sederhana dan hemat biaya, dan kemajuan nyata yang telah kami buat adalah dengan desain sistem dan pengoptimalan perhubungan energi, bukan materialnya.”

Selain mudah untuk dibangun dan digunakan, sistem ini juga sangat mudah dirawat, karena desain struktur fototermal mencegah garam dan kontaminan lain menumpuk di permukaan evaporator.

Bersama-sama, biaya rendah dan perawatan yang mudah berarti sistem yang dikembangkan oleh Assoc Prof Xu dan timnya dapat digunakan dalam situasi di mana sistem desalinasi dan pemurnian lainnya tidak dapat dijalankan secara finansial dan operasional.

“Misalnya, dalam komunitas terpencil dengan populasi kecil, biaya infrastruktur sistem seperti reverse osmosis terlalu besar untuk dibenarkan, tetapi teknik kami dapat memberikan alternatif biaya yang sangat rendah yang akan mudah disiapkan dan pada dasarnya gratis untuk dijalankan, “Assoc Prof Xu berkata.

“Selain itu, karena sangat sederhana dan hampir tidak memerlukan pemeliharaan, tidak diperlukan keahlian teknis untuk menjaganya tetap berjalan dan biaya pemeliharaannya minimal.

“Teknologi ini benar-benar berpotensi untuk memberikan solusi air bersih jangka panjang kepada orang-orang dan komunitas yang tidak mampu membeli pilihan lain, dan di sinilah solusi tersebut paling dibutuhkan.”

Selain aplikasi air minum, Assoc Prof Xu mengatakan timnya saat ini sedang menjajaki berbagai kegunaan lain untuk teknologi tersebut, termasuk mengolah air limbah dalam operasi industri.

“Ada banyak cara potensial untuk mengadaptasi teknologi yang sama, jadi kami benar-benar berada di awal perjalanan yang sangat mengasyikkan,” katanya.


Tindakan penyeimbangan: Peningkatan teknik pengolahan air menggunakan ‘pencocokan energi’


Informasi lebih lanjut:
Ting Gao dkk. Evaporator Fototermal 3D Berongga dan Terkompresi untuk Pembangkit Uap Matahari Sangat Efisien tanpa Kehilangan Energi, Solar RRL (2021). DOI: 10.1002 / solr. 202100053

Disediakan oleh University of South Australia

Kutipan: Sinar matahari untuk menyelesaikan krisis air bersih dunia (2021, 16 April) diambil pada 16 April 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-04-sunlight-world-crisis.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagu togel