Bärbar avsaltning

Säkert dricksvatten är vanligtvis en bristvara i kölvattnet av naturkatastrofer som jordbävningen i Haiti eller orkanen Katrina. I katastrofområden nära havet verkar omvandling av salt havsvatten till drickbart sötvatten som en självklarhet, men detta kräver vanligtvis storskaliga avsaltningsanläggningar och massor av pålitlig elkraft – varken av dem fanns tillgänglig i Haiti eller New Orleans.

vattenväg : En enda enhet av den nya avsaltningsanordningen, tillverkad på ett lager av silikon.

Nu utvecklar forskare vid MIT och i Korea en teknik som skulle kunna användas i små, bärbara avsaltningsenheter som drivs av solceller eller batterier istället för dieselgeneratorer. Sådana enheter, som skulle ta bort virus, bakterier och andra föroreningar samt salt, skulle kunna producera tillräckligt med färskvatten för en familj eller liten by. Att bära dem till platser där vatten behövs skulle vara mer effektivt än att försöka transportera vatten, särskilt om vägarna inte är framkomliga. Även om de är designade för nödsituationer, kan enheterna också användas på avlägsna platser vid havet i utvecklingsländer.

Den här historien var en del av vårt julinummer 2010

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Den nya tekniken utnyttjar ett fenomen som kallas jonkoncentrationspolarisering för att separera salter och mikrober från vattnet. En ström av saltvatten rinner över en mikrochipsstorlek i en mikrokanal som delar sig i två grenar. Vid splittringen är kanalen ansluten till en nanokanal täckt med ett jonselektivt membran tillverkat av Nafion, en syntetisk polymer. När en ström passerar genom membranet skapas en elektrostatisk barriär som stöter bort laddade partiklar som salt, virus och mikrober, trycker in dem i en gren av den vattenförande kanalen och låter färskt dricksvatten strömma genom den andra. Eftersom inget vatten passerar genom membranet täpper partiklarna inte till det – ett problem som kan plåga avsaltningstekniker baserade på omvänd osmos.

Processen fungerar i mikroskopisk skala, så varje enhet skulle endast behandla små mängder vatten. Men en array med 1 600 enheter, tillverkad på en wafer med en diameter på cirka 20 centimeter, kunde rena cirka 18 liter per timme. Hela arrayen kunde passa in i en behållare ungefär lika stor som en kaffeurna. Till skillnad från system med omvänd osmos, som kräver pumpar för att trycka vatten genom ett membran, skulle det drivas av gravitationen. Saltvatten skulle hällas i på toppen av behållaren, och färskvatten och koncentrerad saltlösning skulle rinna från två tappar längst ner.

Det nya tillvägagångssättet beskrivs i en artikel i Naturens nanoteknik av postdoktorand Sung Jae Kim och docent Jongyoon Han, båda vid institutionen för elektroteknik och datavetenskap, och kollegor i Korea.

I ett test med en enda enhetscell, med havsvatten med tillsatta föroreningar, tog enheten bort mer än 99 procent av saltet och andra föroreningar. Forskarna planerar att producera en array på 100 enheter för att visa processens skalbarhet.

Dölj