Инженеры из Мичиганского и Райсского университетов в США создали новую технологию, которая упрощает превращение морской воды в питьевую, значительно снижая затраты на очистку. Метод представляет способ удаления токсичного вещества — бора — с помощью углеродных электродов. Работа опубликована в журнале Nature Water.
Бор — естественный компонент морской воды, но его содержание в два раза превышает безопасные нормы, установленные Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ). Для многих растений, используемых в сельском хозяйстве, допустимый уровень ещё ниже — в 5-12 раз. Бор в обычных условиях проходит через стандартные фильтры, используемые при опреснении воды, и становится загрязнителем питьевой воды.
Ранее для удаления бора после этапа фильтрации требовалось добавление химических веществ, таких как щелочь, для изменения его электрического заряда. Это делало процесс очистки воды дорогим и энергоемким.
Ученые разработали электроды из углеродной ткани, которые эффективно улавливают бор. Технология состоит из нескольких этапов. На первом этапе с помощью мембраны удаляются основные ионы соли. Далее вода проходит через камеру с электродами, где происходит разделение молекул воды на положительные ионы водорода и отрицательные гидроксид-ионы. Последние соединяются с бором, придавая ему отрицательный заряд. Затем благодаря заряду бор прилипает к положительным электродам, в то время как другие вещества остаются в воде.
Этот процесс не требует добавления дополнительных химикатов, что делает технологию более экологичной. Новое устройство позволяет сократить расходы на опреснение воды на 15%, что эквивалентно 20 рублям за кубический метр очищенной воды. С учетом мировой мощности опреснения воды в 95 миллионов кубометров в день, ежегодная экономия может составить около 703 миллиардов рублей.
Помимо опреснения морской воды, разработка может быть адаптирована для удаления из нее токсичных веществ, таких как мышьяк. Это позволит сделать воду более безопасной и улучшить доступ к питьевой воде в условиях глобального дефицита пресной воды, который, как прогнозируется, достигнет 40% от мирового спроса к 2030 году.
Ранее ученые обнаружили81 кубический километр воды под землей в горах.