Rus bilim insanları deniz suyunun güneş ışığı ile nasıl etkili bir şekilde tuzdan arındırılacağını buldu

Uluslararası bir araştırma ekibinde yer alan Ulusal Nükleer Araştırma Üniversitesi MEPhI´den (UNAÜ MEPhI) bilim insanları, deniz suyunu (mevcut teknolojilere göre) tuzdan daha hızlı arındırmaya ve güneş jeneratörlerinin verimliliğini artırmaya yardımcı olacak bir teknoloji geliştirdi.

Müelliflere göre yeni yöntemi benzerlerinden farklı kılan şey, sistemde ucuz ve nispeten güvenli olan nano parçacıkların kullanılması.

Çalışmanın sonuçları Renewable Energy ve International Journal of Heat and Mass Transfer dergilerinde yayınlandı.

Suyu buharlaştırarak elektrik üreten güneş jeneratörleri birçok yenilenebilir enerji sisteminde önemli unsur olup, bilim insanlarına göre buharlı mini türbinlerin güneş enerjili arındırıcı ile birleştirildiği şema gelecek vat ediyor. Dünyanın birçok bölgesi için bu tür kombine cihazlar tarım için önemli bir enerji ve su kaynağıdır.

Yeni özellikler kazandırmak için nano parçacıklar kullanıldı

UNAÜ MEPhI´den bilim insanları, Norveçli ve Çinli meslektaşları ile birlikte güneş buharı üretiminin verimliliğini yüzde 15 ila 25 oranında artırmayı başardı. Onlara göre bir sıvının normal bir biçimde kaynatılmasından çok, ışık emici nano parçacıkların sulu süspansiyonunun ürettiği ışığın yardımıyla kaynama daha fazla buhar üretebilir. Bilimciler suya yeni özellikler kazandırmak için grafit ve demir oksit nano parçacıklarını kullandı.

Araştırmayı yöneten UNAÜ MEPhI uzmanı, Batı Norveç Uygulamalı Bilimler Üniversitesi´nden Prof. Boris Balakin, “Bizim araştırdığımız etki, 2000´li yılların başlarında ABD´li ve Avustralyalı bilim insanları tarafından keşfedildi, fakat meslektaşlarımız küçük ölçekli laboratuvar deneylerinden öteye ilerlemedi. Biz, sürecin teorik tanımını ciddi bir biçimde genişlettik ve endüstriyel olarak uygulanması için yöntem bulduk. Bizim sistemimizin önemli bir avantajı, pahalı olan altın ve gümüş parçacıklarını kullanmıyor olmamız” açıklamasında bulundu.

Birçok başka alanda da uygulanabilir bir yöntem

Müelliflere göre yeni yöntem, öncelikle sadece konsantre güneş ışığı kullanılarak tuzlu ya da atık suların daha hızlı bir şekilde arındırılmasına ve dezenfekte edilmesine olanak sağlayacak. Araştırmacılar ayrıca bu teknolojinin fotodinamik kanser tedavisinde ve uzay araçları için soğutma sistemlerinin geliştirilmesinde de uygulanabileceği görüşünde.

Yaratıcıların belirttiği üzere yeni teknolojinin uygulanması için geliştirilen jeneratör prototipi, ideal koşullarda 200 santimetrekare buharlaşma alanından 5 kilovata kadar, hava koşulları dikkate alınaraksa bunun yaklaşık yarısı kadar güç sağlayacak.

Elde edilen suyun ek arıtmaya gerek kalmayacak

Araştırmacılar, elde edilen grafit ve demir oksit nano süspansiyonlarının altın nano parçacıkları içeren yurtdışındaki benzerlerine göre yaklaşık 250 kat daha ucuz olduğunu, üstelik nano parçacıkların kademeli olarak mikron boyutlarına kadar konsolide olması nedeniyle sıvıların bu bakımdan zehirli olmadığını ifade etti.

Bu, özel biyofiziksel testlerden sonra bu yoldan elde edilen suyun büyük bir olasılıkla ek arıtmaya gerek kalmadan ev ihtiyaçları için kullanılabileceği anlamına geliyor.

Prof. Boris Balakin, “Nano süspansiyonları üretmek için, ultrasonik homojenizatör ile suda karıştırılan ince grafit ve demir tozları kullanıyoruz. Geliştirdiğimiz prototip, güneşin gün boyunca hareketini otomatik olarak izleyen güneş yoğunlaştırıcısı içeriyor. Sistemin tüm bileşenleri yerli üretimdir” diye konuştu.

Bilimcilerin açıklamasına göre cihazın enerji dönüşüm verimliliğinin artırılması için nano süspansiyonlar buhar jeneratörünün girişinde jeotermal ısı, işletme veya veri merkezlerinin atık ısısı, ya da rüzgar türbinlerinin sürtünme ısısı kullanılarak ısıtılabilir. Araştırmacılar ileride çeşitli yenilenebilir enerji sistemlerinin verimliliğini artırmaya yardımcı olacak yeni nano sıvı bileşimleri ve cihaz prototipleri geliştirmeyi planlıyor.

Araştırmalar proje 17-79-10481 ve 17-79-10083 olarak Rusya Bilim Vakfı´nın desteğiyle gerçekleştirildi.