Wereldwijd hebben ongeveer 850 miljoen mensen geen toegang tot schoon drinkwater. Verontreinigd water brengt een grote verscheidenheid aan ziekten over, waaronder cholera, dysenterie en tyfus, en veroorzaakt meer dan een half miljoen doden per jaar.
Onderzoekers van de Universiteit van Buffalo hebben een waterzuiveringsinstallatie voor zonne-energie ontwikkeld waarvan ze hopen dat ze water sneller, goedkoper en effectiever kan zuiveren dan andere modellen.
"Zonne-energie is in principe gratis", zegt Qiaoqiang Gan, een professor in engineering die het onderzoek leidde. "In sommige landen in tropische gebieden hebben ze een tekort aan hulpbronnen, maar ze hebben een overvloed aan zonne-energie."
Het ontwerp lijkt min of meer op een kleine tent met A-frame. Zwart met koolstof gedompeld papier wordt over een driehoekige vorm gedrapeerd en bovenop het water geplaatst. De randen van het papier lopen door het water en nemen het op als een spons. Het is een modernisering van de oude technologie van de zonne-energie nog steeds, die zonne-energie gebruikt om water te verdampen en verontreinigingen achter te laten. De waterdamp koelt vervolgens, condenseert en kan worden verzameld. Gans team verbeterde het ontwerp van de zonne-energie nog steeds, waardoor het efficiënter werd door het een schuine vorm te geven - dit houdt het papier koel, omdat licht het op een helling raakt in plaats van direct. Omdat het papier onder de omgevingstemperatuur blijft, onttrekt het warmte aan zijn omgeving, wat het verlies aan zonne-energie tijdens het verdampingsproces goedmaakt.
Het apparaat kan ongeveer 2, 2 liter water per uur verdampen voor elke vierkante meter papier dat door de zon wordt geraakt. Dit is efficiënter dan andere waterzuiveringsinstallaties op zonne-energie, zegt Gan.
Het onderzoek werd beschreven in een paper eerder deze maand gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Science . Het werk, gefinancierd door de National Science Foundation, was een samenwerking tussen de Universiteit van Buffalo, de Universiteit van Wisconsin-Madison en de Fudan University in China. De eerste auteurs op het papier waren Haomin Song en Youhai Liu.
Onderzoekers Qiaoqiang Gan, Zongmin Bei en Haomin Song behoorden tot de auteurs van de nieuwe studie. De drie ingenieurs en hun collega's werken eraan om de zonne-energie nog steeds naar diegenen te brengen die het nodig hebben via hun startup, Sunny Clean Water. (Douglas Levere / University at Buffalo) Gan en zijn collega's hebben een bedrijf opgezet om de technologie te commercialiseren. Hun prototype kan tussen 10 en 20 liter per dag condenseren en verzamelen in volle zon, zegt Gan. Aangezien de gemiddelde volwassen vrouw ongeveer 2, 7 liter vocht per dag nodig heeft en de gemiddelde man ongeveer 3, 7, waarvan ongeveer 80 procent uit drankjes komt, zou de stille theorie in theorie voldoende dagelijks drinkwater voor een gezin kunnen bieden. Gan schat dat het ongeveer $ 200 zal kosten en binnen een jaar of zo beschikbaar zal zijn.
Gan hoopt dat het apparaat goedkoper zal zijn dan vergelijkbare technologieën die de afgelopen jaren zijn ontwikkeld, waarvan vele afhankelijk zijn van dure nanomaterialen. De wetenschappers van Stanford hebben een piepklein waterfilter gemaakt met behulp van "nanoflakes" van molybdeen, verschillende bedrijven hebben nanocellulose gebruikt voor waterbehandeling, terwijl het nanofilter van een Tanzaniaanse ingenieur de Afrikaanse innovatieprijs won van de UK Royal Academy of Engineering. De zonne-energie gebruikt daarentegen nog steeds goedkoop en algemeen verkrijgbaar carbonpapier.
Het apparaat kan op elk soort wateroppervlak worden gebruikt - een meer, een vijver, een trog, zelfs de oceaan. Maar hoe het werkt, hangt af van de instelling.
"De grootste uitdaging is dat verschillende mensen in verschillende gebieden lokale behoeften hebben", zegt Gan, die net terug is van een reis naar feiten verzamelen in Argentinië. "Vooral als de bronwaterkwaliteit heel anders is."
Als het stilleven bijvoorbeeld op de oceaan wordt gebruikt, zal zich uiteindelijk zout ophopen op het oppervlak. Aan deze en andere ontwerpuitdagingen wordt nog steeds gewerkt.
Het kan nog steeds bijna 100 procent van de bacteriën, virussen en organische stoffen zoals arseen verwijderen, zegt Gan. Het doet het minder goed met bepaalde vluchtige chemicaliën, waaronder bepaalde pesticiden, die met het water worden verdampt in plaats van achtergelaten.
"Het lijkt erop dat het een serieuze belofte heeft, " zegt Desmond Lawler, een professor in engineering aan de Universiteit van Texas in Austin, van het systeem.
Lawler zegt dat een belangrijke overweging de vochtigheid van de omgeving zal zijn waar de still nog wordt gebruikt. In zeer vochtige omstandigheden - denk aan het Caribisch gebied na een orkaan - is het veel moeilijker om water te verdampen. Het team zal hiermee rekening moeten houden bij het ontwerpen van systemen voor specifieke locaties.
Hoewel hij niet denkt dat het systeem een vervanging is voor meer permanente bronnen voor schoon water, zegt advocaat dat hij de eenvoud van het systeem veelbelovend vindt.
"Een kleinschalig systeem dat drinkwater voor een gezin kan creëren", zegt Lawler. "Het is heel opwindend om over na te denken, vooral voor noodsituaties."
