Laserem opracovaný hliník po ozáření Sluncem čistí vodu  
Vezměte kus běžného levného hliníku. Pomocí femtosekundových laserových pulzů na něm vytvořte povrch se specifickou mikro a nano strukturou. Ponořte spodní část upraveného hliníku do znečištěné vody. Nechte na něj svítit Slunce. A získávejte čistou vodu, která se odpařuje z horní části hliníku.
Čistění vody hliníkovým panelem. Kredit: H.M. Cao / University of Rochester.
Čistění vody hliníkovým panelem. Kredit: H.M. Cao / University of Rochester.

Svět stále bojuje s nedostatkem vody, především pokud jde o čistou pitnou vodu. Voda přitom schází především v nejchudších zemích a oblastech světa. Proto jsou velice žádoucí technologie, které účinně čistí vodu a zároveň jsou levné a snadno dostupné.

 

Právě s takovou technologií nedávno přišel tým, který vedl Chunlei Guo z americké University of Rochester v New Yorku. Klíčovým prvkem technologie je černý hliníkový panel, který je opracovaný femtosekundovými laserovými pulzy. Tím vznikne hliníkový povrch s unikátními vlastnostmi, označovaný jako SWSA (super-wicking and super-light-absorbing). Když je tento panel ozářený Sluncem, tak díky své mikro a nano-struktuře intenzivně čistí vodu, do níž je ponořený.

 

Chunlei Guo. Kredit: University of Rochester.
Chunlei Guo. Kredit: University of Rochester.

Laserem opracovaný hliníkový panel má černou barvu a zároveň přitahuje vodu. Jak říká Guo, když panel postavíte tak, že je spodní částí ponořený do vodu, pak tuto vodu „vytahuje“ proti působení gravitace, stálou rychlostí 2,1 milimetru za sekundu. Vzhledem k této vlastnosti panelu vlastně nezáleží, jak je panel panel orientovaný vůči vodě. Díky tomu je možné panel nastavovat podle potřeby tak, aby byl co nejvíce ozářený Sluncem.

 

Čištění probíhá tak, že se hliníkový panel vloží do znečištěné vody, například na plovoucí platformě. Pak do sebe nasává vodu a z jeho horního konce se pak odpařuje čistá voda. Když je panel umístněný například v skleněném boxu, tak je možné odpařenou vodu zachycovat a získat tím čistou vodu pro další využití.

 

University of Rochester, logo.
University of Rochester, logo.

Guo s kolegy se svým laserem opracovaným hliníkem dokázali odstranit z vody těžké kovy, detergenty a odpad z lidského těla do té míry, že se pohodlně vešli do standardů pro obsah kontaminujících látek podle Světové zdravotnické organizace WHO a americké agentury pro ochranu životního prostředí (EPA).

 

Výsledná technologie je jednoduchá a levná. Lze ji snadno propojit s existujícími solární či termálními systémy. Povrch hliníkového panelu je možné snadno vyčistit, takže celé zařízení je možné využívat mnohokrát opakovaně.

 

Video: Metal 2.0 | Chunlei Guo | TEDxIndianapolis

 

Literatura

New Scientist 13. 7. 2020.

Nature Sustainability online 13. 7. 2020.

Datum: 14.07.2020
Tisk článku

Člověk a příroda ? Vzduch - kolektiv autorů
 
 
cena původní: 119 Kč
cena: 113 Kč
Člověk a příroda ? Vzduch
kolektiv autorů


Diskuze:

Parta z Big Bang Theory

Kamil Kubů,2020-07-14 09:57:03

Trochu mi to přijde jako partička inženýrů, co se blonďaté sousedce pokoušela nainstalovat televizi s pomocí kosmických technologií.

Odpovědět

SAVO

Bohumil S.,2020-07-14 06:42:38

Až se z panelu odpaří litr silně znečištěné kalužní vody, bude panel pořád černý? Očekávám, že se spíše pokryje bílým květem z vysrážených solí.

Na silně znečištěnou kalužní vodu, kterou mají na obrázku, mám jednoduchý návod: jednoduchý mechanický filtr (prakticky stačí kus trubky do kterého nacpete vatu) a následnou desinfekci savem. Je to asi 100x levnější než femtosekundovým laserem vyráběna nanodeska kombinovaná se skleněným boxem pro záchyt vodních par.

Odpovědět

černý plech

Tomáš Pilař,2020-07-14 06:22:20

Čtu si příspěvek o kouzlu a přijde mi, že stejnou funkci má jakákoliv černá plocha s kapilárním povrchem (třeba libovolná deska přes kterou je natažený černý hadr), nasává vodu a odpařuje jí. Samozřejmě jí odpaří úplně čistou, jak už to při destilaci bývá.

Odpovědět


Re: černý plech

Ladislav Truska,2020-07-14 11:16:06

nemyslím, že by pouhým odparem za nízkých teplot byla voda z louže "úplně čistá" a pitná...

Odpovědět


Re: Re: černý plech

Mojmir Kosco,2020-07-14 11:24:36

no vidíte a je . Pára = kondenzace = čistá voda.Jedině že by kaluž obsahovala alkohol nebo jinou látku která se odparuje jako voda ( já znám, jenom alkohol ). Takže ano jakýkoli černý objekt umožňuje lepe odpařit vodu .

Odpovědět


Re: Re: Re: černý plech

Bohumil S.,2020-07-14 16:23:49

Zaměňujete vypařování a var. Neustále se vypařují i látky s dost vysokými teplotami varu. Liší se pouze rychlost vypařování. Vzpomeňte si například na "asfaltový" smrad když jdete v létě po rozpálené silnici. To, co nosem cítíte, jsou odpařené molekuly asfaltu. Asfalt má teplotu varu vyšší než 400°C, přitom silnice má v nejparnějším létu kolem 60°C.

Destilace vody se využívá hlavně k odstranění minerálů. V tom je velmi účinná, protože minerály mají opravdu vysokou teplotu varu. Stačí prakticky jediný destilační cyklus bez rektifikace.

U výroby pitné vody ale nejde o to dostat z vody všechny minerály, ale hlavně mikroorganismy a případné jedy. A tady může vznikat při "polní destilaci" problém v tom, jak tu zkondenzovanou páru jímáte. Když vám do čisté vody napadá organický prach a mikroorganismy ze vzduchu a necháte tu vodu dlouho stát na sluníčku, můžete začít čistit znova.

Když necháte venku na sluníčku tři dny stát džbán s původně pitnou vodou, většina lidí vám z něj pít odmítne.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: černý plech

Jan Novák9,2020-07-15 09:20:21

Voda pitná je, a podobné zařízení se i používá k odsolování mořské vody ve které bakterie určitě jsou. Ovšem musí se často čistit aby se bakterie nemnožily v pitné části. Totéž bude i problém hliníkové desky a navíc nanostuktury se rychle zanesou a čistěním obrousí.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: černý plech

Bohumil S.,2020-07-15 12:34:50

V tom jsou právě dvě výhody klasické destilace varem (nikoliv výparem). Zaprvé může být systém téměř hermeticky uzavřený, zadruhé kondenzát má pořád dost vysokou teplotu na to, aby zabila většinu náhodně se vyskytujících bakterií.

Destilace varem pomoci koncentračních zrcadel se mi zdá jako mnohem přirozenější řešení.

Ten nanopovrch by mohli zkusit využít na heatpipe.

Odpovědět


Re: Re: Re: černý plech

Ladislav Truska,2020-07-14 20:58:18

ne není.. Voda se odpařuje při teplotách, které rozhodně neuškodí minimálně bakteriím, kterých je louže plná.. Neexistuje důvod, aby kondenzát neobsahoval bakterie. O tom, jestli se do kondenzátu dostanou např. těžké kovy, nejrůznější soli, pesticidy atd.. to bohužel nevim.. Asi by to bylo dost jednoduché, kdyby se pitná voda dala získávat pouhou kondenzací.. a třeba následnou mineralizací..

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: černý plech

Jan Zimmermann,2020-07-15 11:23:21

Jakože se mikroorganismus a třeba "blátíčko" odpaří s vodní parou?? No to snad nemyslíte vážně?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: černý plech

Martin Dolejš,2020-07-15 11:51:04

Děláte si srandu? A jak si to jako představujete? To jako, že se ta bakterie přichytí na molekuly vody a bude se s nimi vznášet? Zajímavý mechanismus. :D Možná byste nám tu mohl osvětlit jako to v principu funguje. Fascinuje mě složení přispěvatelů do místních diskuzí, kteří se nenaučili používat svůj mozkový aparát ani v rozmezí základní školy...

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: černý plech

Ladislav Truska,2020-07-16 23:07:37

ano, je to nesmysl, omlouvám se.. Nicméně zkuste prosím do budoucna reagovat méně agresivně, bez urážek.. Osel je e-časopis který má popularizovat vědu, je tedy v podstatě určen pro laiky, kteří do té školy chodili třeba před 40 lety a měli z fyziky čtyřku.. Přesto doufám, že i takoví se můžou zúčastnit zdejší diskuze a nechat se slušně poučit od těch, kteří vědí více.. Díky.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: černý plech

Martin Dolejš,2020-07-17 13:48:19

Máte pravdu, přijměte moji omluvu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: černý plech

Petr Štěch,2020-07-17 11:22:15

A viry se podle Vás nešíří/nepohybují vzduchem? Oni ty informace ze základní školy jsou hodně zjednodušené a popisují jen základní jevy, ale když půjdete do hloubky a zjistíte, že těch jevů se děje hned několik současně, tak výsledek je často opačný než čekáte.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: černý plech

Martin Dolejš,2020-07-17 13:49:42

Jakákoli částice se může pohybovat vzduchem, ale jak to souvisí s tím, co jsem psal ohledně odpařování vody?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: černý plech

Martin Dolejš,2020-07-17 13:55:36

Jinak problém je to co tu píšete právě. To co jste totiž napsal je skoro až oxymorón, hovoříte o tom jít do hloubky děje, ale v následující části souvětí už hovoříte o dějích. Pokud budu uvažovat i další děje, mohu tvrdit že organismy se dostanou do kondenzátu následně, pomocí cirkulace okolního vzduchu, pomnoží se a vodu znovu kontaminují, ale to se dostávám zcela mimo princip kondenzace páry a v rámci toho, že půjdu do hloubky děje mohu s klidným svědomím říct, že není možné aby se pouhou evaporací H2O a následnou kondenzací vodní páry zpět do kapaliny přenesl jakýkoli patogenní objekt (vir, bakterie, prvok, či dokonce prion) do kondenzátu. Příště až budete rozporovat můj příspěvek snažte se být více konkretní, z Vašeho příspěvku se mi nedaří vysledovat ten výsledek o kterém hovoříte.

Odpovědět


Re: Re: Re: černý plech

Karel Tejkal,2020-07-17 13:52:54

Zajímavý nápad. Když tedy desku ponořím do bečky s kvasem, na horním konci může kondenzovat čistá slivovice.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: černý plech

Mojmir Kosco,2020-07-18 09:26:01

Jo existuje diskuze na tema solární palenice.bohuzel vyplinulo z ni ze se pálí většinou v noci .Ve dne je jistější plyn nebo dřevo

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace