Доставката на чиста питейна вода винаги се е считала за основно човешко право в много региони, но ситуацията в много части на света е много различна. Третият свят се бори за чиста питейна вода. Нова алуминиева санитарна система, базирана на лазер, може да помогне на развиващите се страни да осигурят чиста вода и да спасят човешки живот.
Изследователски екип, ръководен от Субхаш Сингх от Института по оптика към Университета в Рочестър в Ню Йорк, вярва, че базираната на слънчева вода канализация може да бъде ключът към осигуряването на устойчива чиста вода на бързо нарастващото световно население. Резултатите от изследването са публикувани в списанието Nature Sustainability.
Световната здравна организация изброява ултравиолетовите лъчи за стерилизация на слънце прозрачни бутилки и топлинно стерилизиране на непрозрачни контейнери като методи за почистване на вода за определен период от време. На пазара има и много системи, които използват слънчева светлина за пречистване на водата. Но тези системи имат очевидни недостатъци: проблеми с мащабируемостта. Система, която може да дезинфекцира малка група хора или семейство, може да не е много полезна при дезинфекция на цял град или село. Заедно със свързаните с това разходи за системата за дезинфекция на вода, 1 от 9 души (около 785 милиона души) не могат да получат чиста вода. Сред тях 1 милион души умират всяка година поради липса на чиста вода.
Изследователският екип откри няколко проблема със сегашната система за канализация на водата, особено проблема със соларното изпаряване на интерфейса. Те включват, но не се ограничават до: невъзможността да се контролира границата на слънчевото проследяване на интерфейсния изпарител, което означава, че когато ъгълът на слънцето се промени, оптичната концентрация ще намалее, което води до намаляване на дезинфекционната способност. Друг проблем е блокиращият ефект, който силно намалява ефективността на оборудването.
Тъй като сегашната система за слънчева стерилизация използва"&отдолу нагоре quot; отоплителна система, по-голямата част от генерираната енергия ще бъде загубена чрез изпаряване на вода и въздух. Някои системи решават този проблем с ефективността чрез въвеждане на система за генериране на слънчева топлинна енергия на интерфейса въздух / вода. Тъй като тази повърхност плава във водата, тя не може да бъде точно позиционирана, за да се изправи срещу падащата светлина и проблемът със запушването ще се задълбочи при контакт с основната вода.
Освен това има много важен проблем: настоящите слънчеви пречистватели могат да премахнат само биологичното замърсяване. Съществуват и голям брой други замърсители, особено тежки метали, които не са били третирани.
Екипът предложи да се използва повърхност със супер абсорбция на вода и супер абсорбция на светлина, за да се дезинфекцира водата със слънчева енергия. Тази повърхност със супер абсорбция на вода и супер светлина е съставена от алуминий, който е лесен за получаване и евтин.
Традиционният необработен алуминий обаче няма порестите свойства, необходими за абсорбиране на вода. Освен това повърхността му е отразяваща, така че не поглъща светлина. За да реши този проблем, изследователският екип лазерира алуминий с фемтосекундни лазерни импулси. Порестата повърхност, създадена от тази лазерна обработка, позволява на водата да тече със стабилна скорост от приблизително 2 милиметра в секунда под въздействието на гравитацията. Това означава, че водата може да се транспортира до повърхността на слънчевата абсорбция за дезинфекция.
Следователно тази пореста повърхност може да бъде инсталирана на плаващата платформа под всякакъв ъгъл, за да се увеличи честотата на слънчевите лъчи. Това също означава, че този панел е свързан със системата за проследяване на слънцето, за да следи траекторията на слънцето' и да поддържа нивото на дезинфекция в най-доброто състояние.
Изследователите също се фокусираха върху формата на тази пореста повърхност и как тя разсейва топлината през водата. Те откриха, че U-образната повърхност може да сведе до минимум контакта с водната повърхност, което я прави най-енергийно ефективният модел в момента. Досега скоростта на изпаряване, записана от екипа, дори надхвърля идеалното оборудване в 100% ефективно работно състояние.
Изследователският екип не само тества биологично замърсена вода, но също така тества вода, замърсена от други замърсители като метали, битови и селскостопански отпадъци. Изследванията им установили, че плътността на водата е спаднала с 4 до 5 порядъка. Отговарят на стандарта на СЗО за безопасна питейна вода.