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Forscher am Massachusetts Institute of Technology haben ein tragbares Entsalzungsgerät mit einem Gewicht von weniger als 10 kg entwickelt, das Partikel und Salz entfernt und so Trinkwasser produziert.
Das koffergroße Gerät verbraucht weniger Strom als ein Telefonladegerät und kann auch über ein kleines tragbares Solarpanel betrieben werden, das online für etwa 50 US-Dollar gekauft werden kann.Es produziert automatisch Trinkwasser, das die Standards der Weltgesundheitsorganisation übertrifft.Die Technologie ist in einem benutzerfreundlichen Gerät verpackt, das gleichzeitig funktioniertKnopfdruck.
Im Gegensatz zu anderen tragbaren Wasseraufbereitern, bei denen das Wasser einen Filter passieren muss, nutzt dieses Gerät Elektrizität, um Partikel aus dem Trinkwasser zu entfernen.Ein Filteraustausch ist nicht erforderlich, wodurch sich der Bedarf an langfristiger Wartung erheblich verringert.
Dies könnte den Einsatz der Einheit in abgelegenen und stark ressourcenbeschränkten Gebieten ermöglichen, beispielsweise in Gemeinden auf kleinen Inseln oder an Bord von Offshore-Frachtschiffen.Es kann auch zur Unterstützung von Flüchtlingen, die vor Naturkatastrophen fliehen, oder von Soldaten, die an langfristigen Militäreinsätzen beteiligt sind, eingesetzt werden.
„Dies ist wirklich der Höhepunkt einer 10-jährigen Reise für mich und mein Team.Im Laufe der Jahre haben wir an der Physik hinter verschiedenen Entsalzungsprozessen gearbeitet, aber all diese Fortschritte in einen Kasten gepackt, ein System aufgebaut und es im Meer durchgeführt.Es war sehr lohnend und eine lohnende Erfahrung für mich“, sagte der leitende Autor Jongyoon Han, Professor für Elektrotechnik, Informatik und Bioingenieurwesen und Mitglied des Electronics Research Laboratory (RLE).
Zu Khan gesellten sich der Erstautor Jungyo Yoon, RLE Fellow, Hyukjin J. Kwon, ehemaliger Postdoktorand, Sungku Kang, Postdoktorand an der Northeastern University, und Eric Braque vom US Army Combat Capabilities Development Command (DEVCOM).Die Studie wurde online in der Zeitschrift Environmental Science & Technology veröffentlicht.
Yoon erklärte, dass kommerzielle tragbare Entsalzungsanlagen typischerweise Hochdruckpumpen benötigen, um Wasser durch Filter zu treiben, die sich nur schwer miniaturisieren lassen, ohne die Energieeffizienz der Einheit zu beeinträchtigen.
Stattdessen basiert ihr Gerät auf einer Technik namens Ionenkonzentrationspolarisation (ICP), die Khans Gruppe vor über zehn Jahren entwickelt hat.Anstatt Wasser zu filtern, legt das ICP-Verfahren ein elektrisches Feld an eine Membran an, die sich über und unter der Wasserstraße befindet.Wenn positiv oder negativ geladene Teilchen, darunter Salzmoleküle, Bakterien und Viren, die Membran passieren, werden sie von ihr abgestoßen.Die geladenen Teilchen werden in einen zweiten Wasserstrahl geleitet, der schließlich ausgestoßen wird.
Durch diesen Prozess werden gelöste und suspendierte Feststoffe entfernt, sodass sauberes Wasser durch die Kanäle fließen kann.Da nur eine Niederdruckpumpe erforderlich ist, verbraucht ICP weniger Energie als andere Technologien.
Allerdings entfernt ICP nicht immer das gesamte in der Kanalmitte schwimmende Salz.Deshalb implementierten die Forscher einen zweiten Prozess namens Elektrodialyse, um die verbleibenden Salzionen zu entfernen.
Yun und Kang nutzten maschinelles Lernen, um die perfekte Kombination aus ICP- und Elektrodialysemodulen zu finden.Der optimale Aufbau besteht aus einem zweistufigen ICP-Prozess, bei dem Wasser in der ersten Stufe durch sechs Module und in der zweiten Stufe durch drei Module fließt, gefolgt von einem Elektrodialyseprozess.Dies minimiert den Energieverbrauch und sorgt gleichzeitig für eine Selbstreinigung des Prozesses.
„Es stimmt zwar, dass einige geladene Teilchen von der Ionenaustauschmembran eingefangen werden können, aber wenn sie eingefangen werden, können wir die geladenen Teilchen leicht entfernen, indem wir einfach die Polarität des elektrischen Feldes ändern“, erklärte Yun.
Sie verkleinerten und verstauten die ICP- und Elektrodialysemodule, um ihre Energieeffizienz zu verbessern und ihnen den Einbau in tragbare Einheiten zu ermöglichen.Forscher haben ein Gerät entwickelt, mit dem Laien mit nur einem Gerät den Prozess der automatischen Entsalzung und Reinigung starten könnenTaste.Sobald der Salzgehalt und die Partikelanzahl bestimmte Schwellenwerte unterschreiten, benachrichtigt das Gerät den Benutzer, dass das Wasser trinkfertig ist.
Die Forscher haben außerdem eine Smartphone-App entwickelt, die das Gerät drahtlos steuert und Echtzeitdaten zum Energieverbrauch und zum Salzgehalt des Wassers meldet.
Nach Laborversuchen mit Wasser unterschiedlichen Salzgehalts und unterschiedlicher Trübung (Trübung) wurde das Gerät im Feld am Carson Beach in Boston getestet.
Yoon und Kwon stellten die Kiste am Ufer ab und ließen den Futterspender ins Wasser fallen.Nach etwa einer halben Stunde füllte das Gerät einen Plastikbecher mit sauberem Trinkwasser.
„Es war sehr spannend und überraschend, dass es schon beim ersten Start erfolgreich war.Aber ich denke, der Hauptgrund für unseren Erfolg ist die Anhäufung all dieser kleinen Verbesserungen, die wir auf dem Weg dorthin vorgenommen haben“, sagte Khan.
Das resultierende Wasser übertrifft die Qualitätsstandards der Weltgesundheitsorganisation und die Anlage reduziert die Menge an Schwebstoffen um mindestens das Zehnfache.Ihr Prototyp produziert Trinkwasser mit einer Leistung von 0,3 Litern pro Stunde und verbraucht nur 20 Wattstunden pro Liter.
Laut Khan besteht eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung eines tragbaren Systems darin, ein intuitives Gerät zu schaffen, das jeder nutzen kann.
Yoon hofft, die Technologie durch ein Startup zu kommerzialisieren, das er gründen will, um das Gerät benutzerfreundlicher zu machen und seine Energieeffizienz und Leistung zu verbessern.
Im Labor möchte Khan die Erkenntnisse, die er im letzten Jahrzehnt gewonnen hat, auf Wasserqualitätsprobleme anwenden, die über die Entsalzung hinausgehen, beispielsweise die schnelle Erkennung von Schadstoffen im Trinkwasser.
„Es ist definitiv ein spannendes Projekt und ich bin stolz auf die Fortschritte, die wir bisher gemacht haben, aber es gibt noch viel zu tun“, sagte er.
Während beispielsweise „die Entwicklung tragbarer Systeme mithilfe von Elektromembranverfahren ein origineller und interessanter Weg für die netzunabhängige Wasserentsalzung in kleinem Maßstab ist“, können die Auswirkungen der Verschmutzung, insbesondere wenn das Wasser eine hohe Trübung aufweist, den Wartungsaufwand und die Energiekosten erheblich erhöhen , bemerkt Nidal Hilal, Prof. Ingenieur und Direktor des Abu Dhabi Water Research Center an der New York University, der nicht an der Studie beteiligt war.
„Eine weitere Einschränkung ist die Verwendung teurer Materialien“, fügte er hinzu.„Es wird interessant sein, ähnliche Systeme mit kostengünstigen Materialien zu sehen.“
Die Studie wurde teilweise vom DEVCOM Soldier Center, dem Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Laboratory (J-WAFS), dem Northeastern University Postdoctoral Fellowship Program in Experimental Artificial Intelligence und dem Ru Institute of Artificial Intelligence finanziert.
Laut Ian Mount von Fortune haben Forscher am Electronics Research Laboratory des MIT einen tragbaren Wasseraufbereiter entwickelt, der Meerwasser in sicheres Trinkwasser umwandeln kann.Mount schreibt, dass der Forscher Jongyun Khan und der Doktorand Bruce Crawford Nona Technologies gegründet haben, um das Produkt zu kommerzialisieren.
Forscher am Massachusetts Institute of Technology „haben ein frei schwebendes Entsalzungsgerät entwickelt, das aus mehreren Verdampferschichten besteht, die Wärme aus der Kondensation von Wasserdampf zurückgewinnen und so die Gesamteffizienz steigern“, berichtet Neil Nell Lewis von CNN.„Die Forscher schlagen vor, dass es als schwimmendes Panel auf See konfiguriert werden könnte, das Frischwasser ans Ufer leitet, oder dass es so konzipiert werden könnte, dass es in einem Meerwassertank einen einzelnen Haushalt versorgt“, schrieb Lewis.
MIT-Forscher haben ein tragbares Entsalzungsgerät in Koffergröße entwickelt, das Salzwasser in Trinkwasser umwandeln kannKnopfdruck, berichtet Elisaveta M. Brandon von Fast Company.Das Gerät könnte „ein unverzichtbares Werkzeug für Menschen auf abgelegenen Inseln, auf Offshore-Frachtschiffen und sogar in Flüchtlingslagern in der Nähe von Gewässern sein“, schrieb Brandon.
Die Motherboard-Reporterin Audrey Carlton schreibt, dass MIT-Forscher „ein filterloses, tragbares Entsalzungsgerät entwickelt haben, das solarerzeugte elektrische Felder nutzt, um geladene Partikel wie Salz, Bakterien und Viren abzulenken“.Knappheit ist aufgrund des steigenden Meeresspiegels ein wachsendes Problem für alle.Wir wollen keine düstere Zukunft, aber wir wollen den Menschen helfen, sich darauf vorzubereiten.“
Ein neues tragbares solarbetriebenes Entsalzungsgerät, das von MIT-Forschern entwickelt wurde, kann dort Trinkwasser produzierenper Knopfdruck, so Tony Ho Tran von The Daily Beast.„Das Gerät ist im Gegensatz zu herkömmlichen Wasseraufbereitern nicht auf Filter angewiesen“, schrieb Tran.„Stattdessen wird das Wasser durch Stromschläge getötet, um Mineralien wie Salzpartikel aus dem Wasser zu entfernen.“