Filtrace mořské vody – budoucnost v boji proti nedostatku pitné vody?

21. 6. 2023

Mořská voda pokrývá přes 70 % zemského povrchu a představuje více než 95 % planetárního vodstva. Nelze ji pít, takže skoro 790 milionů lidí postrádá přístup k čisté pitné vodě. Vědci po celém světě hledají účinný způsob, jak rychle a levně odsolovat mořskou vodu. Slibným prostředkem jsou nanovlákenné filtry.

Nedostatek vody kvůli klimatickým změnám

Sladká voda, potřebná pro většinu lidských činností, představuje pouhá 2,5 % z celkového množství vody na planetě. Měnící se klimatické podmínky znamenají méně srážek a vysychání řek, kvůli čemuž jsou některé země poprvé v historii nucené vyhlašovat nouzový stav z nedostatku vody.

Není divu, že se odsolování mořské vody jeví jako nejjednodušší způsob, jak tento problém vyřešit. Unikátní filtry s nanovlákny pomáhají, ale i ony mají svá vlastní omezení. Jedním z nich je nežádoucí smáčení membrán.

Unikátní metoda odsolování filtrem s účinností 99,99 %!

Proces destilace slané vody nanovlákennou membránou poprvé představil korejský vědecký tým. Nová technika odsolování je rychlá a trvá jen několik málo minut, než se voda pročistí a je pitná. Filtr navíc nabízí účinnost neuvěřitelných 99,99 %!

Inženýři věří, že komercializace takové technologie lidstvu v budoucnu pomůže vyrovnat se s nedostatkem čerstvé pitné vody. Mezi největší problémy, s nimiž se nanovlákenný filtr potýká, patří smáčení membrány. To způsobuje znečištění produktu a snížení výkonu membrány.

Pokud se membrána během destilace smáčí, musí být okamžitě vyměněna.

3D struktura membrány a proces odpařování zbavují vodu soli!

Membrána filtru má 3D strukturu, které bylo dosaženo použitím elektrostatického zvlákňování. Pomocí této technologie jsou vědci schopni vyrobit hydrofobní, tedy vodoodpudivou, membránu, což je při filtraci mořské vody stěžejní krok.

Hydrofobní membrána je navržena tak, aby neumožňovala průchod molekulám vody. Místo toho se na obou stranách membrány vyvolá tzv. teplotní rozdíl, který způsobí, že se voda z jedné strany odpaří. Membrána umožňuje průchod vodní páře, ta kondenzuje na chladnější straně. Říká se tomu membránová destilace. Částice soli se ale do plynného skupenství nepřevádějí. Zachytí se na vstupní straně membrány a tam zůstanou. Výsledkem je čistá a sladká, pitná voda.

Korejští vědci do nanovlákenné membrány aplikují aerogel oxidu křemičitého. Ten zlepšuje průchod vodní páry, a poskytuje tak rychlejší přístup k odsolené vodě. Tým testoval svou technologii v nepřetržitém provozu po dobu 30 dní a zjistil, že membrána odfiltruje 99,99 % soli bez jakýchkoliv problémů se smáčením.

Výhoda oproti klasickým destilačním zařízením!

Studie o vylepšeném filtru schopném v nepřetržitém měsíčním provozu odsolovat mořskou vodu, se objevila v renomovaném Journal of Membrane Science. Doktor Yunchul Woo k tomu dodal: „Nanovlákenná membrána má potenciál přefiltrovat mořskou vodu, aniž by utrpěla smáčením. Pracujeme na tom, aby byla vhodná pro komerční využití zejména v zemích třetího světa. Osvědčila se v pilotní studii a tým vědců neúnavně pracuje na možnosti vyrábět ji v průmyslovém měřítku.“

V současnosti je hlavní metodou čištění mořské vody reverzní osmóza, a to ve zhruba dvaceti tisících odsolovacích zařízeních po celém světě. Tato zařízení ale vyžadují k provozu obrovské množství elektřiny. Navíc vytvářejí tzv. koncentrovanou solanku jakožto odpadní produkt, který se obvykle vyhazuje zpět do moře.

Co přinese budoucnost?

Vědecké týmy po celém světě se nyní pokoušejí upravit složení nanovlákenné membrány tak, aby dokázala bez ustání (a bez rizika) pracovat déle než měsíc.

Hydrofobní povaha filtru oddaluje riziko smáčení, ale to stále existuje. Vyvinout membránu odolávající nežádoucímu smáčení je nyní priorita číslo jedna.

Výzkumníci také nedávno představili novou technologii výroby vody ze vzduchu. Zda se tyto nové metody ujmou, se teprve uvidí.

Použité zdroje: