Världens befolkning ökar ständigt. Och ju fler människor det är, desto större behov finns det av rent dricksvatten. Nu har forskare kommit på ett nytt sätt att ta bort många föroreningar från vatten, inklusive salt: De zappar det.
Haven rymmer cirka 97 procent av jordens vatten. Dess salthalt gör den odrickbar. Annat vatten som pumpas från underjorden har ofta mineraler lösta i sig. Så även detta vatten kan vara odrickbart (eller åtminstone inte gott). Forskare har utvecklat många metoder för att ta bort föroreningar från vatten. Men de metoderna tar ofta mycket energi. Och det gör dem dyra.
Men Martin Bazant och hans lagkamrater har kommit på en ny metod som kan sänka kostnaden. Bazant arbetar på Massachusetts Institute of Technology i Cambridge. Och som kemiingenjör använder han kemi för att lösa problem relaterade till produktion av mat, bränsle och andra produkter. Många av de metoder som nu används för att separera sötvatten från salt använder någon form av barriär, till exempel ett filter. Dessa barriärer är ofta utformade för att låta vatten passera igenom, men blockerar större atomer, såsom natrium och klor. (Dessa två element är det som utgör bords- och havssalter.)
Bazants grupp gjorde istället ett system som inte använder fysiska barriärer. Den utnyttjar det faktum att natrium- och klorpartiklar har en elektrisk laddning. Laddade partiklar kallas joner. Och det nya systemet använder elektricitet för att styra joner lösta i vatten i en viss riktning. Detta skiljer dem från en ström av färskt (osalt) vatten. Bazants team publicerade sina resultat 3 november i Environmental Science and Technology Letters.
Så här fungerar det
MIT-teamet trycker vattnet som de försöker rena genom ett poröst material. Det betyder att den innehåller många små hål. (För sina tester byggde teamet ett system som var tillräckligt litet för att sitta på en bänk i ett laboratorium. De använde ett material gjord av små glaspartiklar. Dessa små bitar smältes samman för att göra ett fast föremål som såg ut som en svamp.) Sedan placerar de det materialet mellan en positiv och en negativ elektrod och skickar en elektrisk ström genom den. Den strömmen separerar vattnet som strömmar genom materialet i två olika zoner. En del av strömmen innehåller natrium- och klorjoner. Så detta vatten blir exceptionellt salt. Den andra delen av bäcken innehåller sötvatten. På nedströmssidan av det porösa materialet kanaliserar en enkel avdelare färskvattnet till ett separat område.
Det nya systemet kan fungera nonstop, säger Bazant. Och dess material är billiga, så att göra större versioner borde vara enkelt och ganska prisvärt. Det gör systemet praktiskt, säger han. En extra fördel: Elektricitet som passerar genom vattnet kan döda bakterier även i den zon som förblir förorenad, säger Bazant. Systemet styr bara laddade partiklar. Så det tar inte bort föroreningar som inte har någon elektrisk laddning. Och den nu extra salta (eller förorenade) delen av vattnet kommer att behöva behandlas som avfall.
Särskilt på grund av dess billiga material öppnar det nya systemet upp en hel rad möjligheter, säger Maarten Biesheuvel. Han är miljöingenjör vid European Centre of Excellence for Sustainable Water Technology. Det är ett forskningsinstitut i Leeuwarden, Nederländerna. Där studerar forskare och ingenjörer hur man utvecklar vattenreningsmetoder som (bland annat) är enklare för miljön.
Biesheuvel misstänker att systemet kan användas för att dra salt ur havsvatten. Det kan också hjälpa till att avlägsna salter från grundvattnet. Han säger att det till och med kan användas för att ta bort de lösta salterna från vätskorna som blir över från den hydrauliska fraktureringen (fracking) av stenar för att utvinna gas och olja.
Plus, tillägger Biesheuvel, kommer den nya studien sannolikt att leda till ännu mer forskning. Till exempel kommer forskare och ingenjörer att vilja ta reda på hur man kan göra systemen större och effektivare. “Jag förväntar mig att denna upptäckt kommer att bli en stor “hit” inom det akademiska området, säger han.
Maktord
(för mer om Power Words, klicka här)
akademisk Relaterad till skolan, klasser eller saker som lärs ut av lärare vid formella läroanstalter (t.ex. en högskola).
bacterium (plural bakterier) En encellig organism. Dessa lever nästan överallt på jorden, från havets botten till inuti djuren.
kemiingenjör
En forskare som använder kemi för att lösa problem relaterade till produktion av mat, bränsle, läkemedel och många andra produkter.
klor Ett kemiskt grundämne med den vetenskapliga symbolen Cl. Det används ibland för att rengöra vatten. Föreningar som innehåller klor kallas klorider.
avsaltning Att avlägsna salt från något ämne. Denna process används ofta för att generera färskvatten.
solve
För att förvandla ett fast ämne till en vätska och dispergera det i den startvätskan. Till exempel kommer socker eller saltkristaller (fasta ämnen) att lösas upp i vatten. Nu är kristallerna borta och lösningen är en helt dispergerad blandning av den flytande formen av sockret eller saltet i vatten.elektrod Material som fungerar som en anod eller katod som drar till sig negativt eller positivt laddade partiklar. Eller saker som fungerar som elektriska ledare genom vilka ström går ut eller kommer in i något annat.
element (inom kemi) Vart och ett av mer än hundra ämnen för vilka den minsta enheten av varje är en enda atom. Exempel inkluderar väte, syre, kol, litium och uran.
miljöingenjör En person som använder vetenskap för att studera och förbättra den naturliga miljön.
färskt vatten
Det mycket saltvatten som används för att dricka.fusion (v. till fuse) Sammanfogningen av två saker för att bilda en ny kombinerad enhet.
grundvatten Vatten som hålls under jord i marken eller i porer och springor i berg.
hydraulisk sprickbildning eller frackning Öppnande av underjordiska stenar genom att införa vätska vid högt tryck, särskilt att utvinna naturgas. Dessa sprickor hålls sedan öppna av sand som hade lagts till frackingvätskan.
jon
En atom eller molekyl med en elektrisk laddning på grund av förlust eller förstärkning av en eller flera elektroner.mineral De kristallbildande ämnen, såsom kvarts, apatit eller olika karbonater, som gör uppför klippan. De flesta stenar innehåller flera olika mineraler som blandas ihop. Ett mineral är vanligtvis fast och stabilt vid rumstemperatur och har en specifik formel eller recept (med atomer som förekommer i vissa proportioner) och en specifik kristallin struktur (vilket betyder att dess atomer är organiserade i vissa regelbundna tredimensionella mönster).
molekyl En elektriskt neutral grupp av atomer som representerar minsta möjliga mängd av en kemisk förening. Molekyler kan vara gjorda av enstaka typer av atomer eller av olika typer. Till exempel består syret i luften av två syreatomer (O2), men vatten består av två väteatomer och en syreatom (H
porös Beskrivningen av ett ämne som innehåller små hål genom vilka en vätska eller gas kan passera.
prototyp
En första eller tidig modell av någon enhet, system eller produkt som fortfarande behöver fulländas .salt En förening som görs genom att kombinera en syra med en bas (i en reaktion som också skapar vatten ).
natrium Ett mjukt, silvrigt metalliskt element som kommer att interagera explosivt när det läggs till vatten. Det är också en grundläggande byggsten av bordssalt (en molekyl som består av en atom natrium och en atom av klor: NaCl).
Leave a Reply