ساخت دستگاهی که آب شور را هزاران برابر سریعتر تصفیه می‌کند

محققان در مطالعه جدیدی از دستیابی به دستگاه جدیدی برای تصفیه آب خبر داده‌اند که کار خود را چندین هزار برابر سریع‌تر از دستگاه‌های صنعتی معمولی و 2400 برابر سریع‌تر از دستگاه‌های آزمایشی شیرین‌سازی آب فعلی انجام می‌دهد.

دانشمندان برای اولین بار موفق شده‌اند تا نمک موجود در آب را با استفاده از ساختارهای نانو مبتنی بر فلوئور فیلتر کنند. استفاده از این نانوساختارها نسبت به فناوری‌های معمولی موثرتر هستند، زیرا فرآیند تصفیه آب را بسیار سریع‌تر انجام می‌دهند، فیلترهای موثرتری دارند و انرژی بسیار کمتری مصرف می‌کنند.

تصفیه آب با استفاده از فلوئور

اگر تا به حال از یک ماهیتابه با روکش تفلون نچسب استفاده کرده باشید، احتمالا متوجه شده باشید که مواد خیس روی آن می‌لغزند. فلوئور، یک ماده سبک وزن است که یکی از اجزا مهم تفلون محسوب می‌شود و خاصیتی آب‌گریز دارد. «یوشیمیتسو ایتو» از گروه شیمی و بیوتکنولوژی دانشگاه توکیو و همچنین همکارانش، مجذوب رفتار این ماده شدند و به دنبال استفاده از خطوط لوله یا کانال‌های فلوئور در مقیاس‌های مختلف برای تصفیه آب بودند.

ایتو توضیح می‌دهد:

«ما کنجکاو بودیم تا ببینیم یک نانو کانال فلوئور چطور می‌تواند در فیلتر کردن ترکیبات مختلف، به ویژه آب و نمک موثر باشد. پس از اجرای برخی شبیه‌سازی‌های کامپیوتری پیچیده، به این نتیجه رسیدیم که ایجاد یک نمونه کار بر اساس آن ارزش کافی را دارد.»

آن‌ها که نمونه‌های آزمایشی متعددی را در اندازه‌های 1 تا 2 نانومتر تولید کردند (برای مقایسه عرض یک تار موی انسان تقریبا 100 هزار نانومتر است)، درباره نتایج آزمایش‌های خود توضیح می‌دهند:

«نمونه ما چندین هزار برابر سریع‌تر از دستگاه‌های معمولی صنعتی و حدود 2400 برابر سریع‌تر از دستگاه‌های آزمایشی نمک‌زدایی مبتنی بر نانولوله‌های کربنی عمل کرد.»

فلوئور از نظر الکتریکی بار منفی دارد و به همین دلیل یون‌های منفی مانند کلر موجود در نمک را می‌تواند دفع کند. برتری دیگر اینکه، در این روش چیزی که به عنوان خوشه‌های آب شناخته می‌شود نیز تجزیه خواهند شد.

در نهایت ایتو توضیح می‌دهد:

«نمونه‌های آزمایشی ما تک کاناله بودند، اما با کمک متخصصان دیگر امیدواریم طی چندین سال آینده لایه‌ای به طول حدود 1 متر ایجاد کنیم. ما همچنین در حال بررسی این موضوع هستیم که آیا لایه‌های مشابه دیگری می‌توانند برای کاهش دی اکسید کربن یا سایر مواد نامطلوب منتشر شده توسط صنعت نیز استفاده شوند یا خیر.»

دغدغه‌ای بزرگ به نام کمبود آب

کمبود آب یک مشکل رو به افزایش در سراسر جهان است. 70 درصد از سطح زمین را آب پوشانده است، بنابراین به راحتی می‌توان تصور کرد که برای همیشه وجود خواهد داشت. یکی از فناوری‌هایی که برای کمک به تولید بیشتر آب شیرین طراحی شده، دستگاه‌های نمک‌زدایی هستند. در این فرآیند، نمک موجود در آب دریا حذف می‌شود تا برای مصرف انسان‌‎ها، آب شیرین تولید شود. یک دستگاه نمک‌زدایی تقریبا نیمی از آب دریافت شده خود را می‌تواند به آب آشامیدنی تبدیل می‌کند.