تبدیل ضایعات میوه به مواد تصفیه کننده آب

به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، دستگاه‌های خورشیدی وسیله‌ای هوشمندانه و ساده برای تصفیه آب کثیف یا شور هستند، اما با سرعت نسبتاً کندی کار می‌کنند. تحقیقات جدید نشان داده است که یک ماده جدید که از ضایعات دور ریختنی میوه ساخته شده است عملکرد دستگاه‌های خورشیدی را افزایش می‌دهد.

یک دستگاه‌های خورشیدی معمولی در ابتدایی‌ترین شکل خود، هنوز از حوضچه‌ای از آب غیرقابل آشامیدن تشکیل شده است که در زیر یک پوشش شفاف قرار گرفته است. آب با گرم شدن توسط خورشید تبخیر می‌شود و در سطح داخلی پوشش متراکم می‌شود. این تراکم  که متشکل از آب خالص و تمیز است -از روی پوشش به بیرون می‌ریزد و در یک ظرف جداگانه برای نوشیدن جمع می‌شود. دستگاه‌های خورشیدی را می‌توان در مناطق فاجعه آمیز و مناطق روستایی که در آن سوخت و آب تمیز معمولا کمیاب است، استفاده کرد.

به منظور گرم کردن سری‌تر آب کثیف یا شور، دانشمندان موادی ساخته اند که روی سطح آن شناور می‌شوند و نور خورشید را به گرما تبدیل می‌کنند؛ و در حالی که این ترکیب از مواد مختلفی ساخته شده اند، معمولاً از کربن به دست آمده از زغال سنگ استفاده می‌کنند.

به دنبال جایگزینی کم‌هزینه‌تر و سازگار با محیط زیست،   پروفسور ادیسون آنگ و همکارانش در دانشگاه فنی نانیانگ سنگاپور به دنبال چیزی بودند که نیازی به استخراج ندارد، برداشتن آن رایگان است و در غیر این صورت به سادگی دفع می‌شود. دانشمندان برای اینکار ضایعات میوه و به طور خاص پوسته نارگیل، پوست پرتقال و موز را امتحان کردند.

آنگ در مصاحبه‌ای گفت: فرایند سنتز ما سه برابر ارزان‌تر از روش‌های تجاری است، زیرا منبع اصلی که ما از آن استفاده می‌کنیم ضایعات میوه است که به صورت رایگان در دسترس است.

در یک فرآیند کربن‌سازی دو مرحله‌ای ساده، ضایعات میوه به مدت چند ساعت در دمای ۸۵۰ درجه سانتی‌گراد (۱۵۶۲ درجه فارنهایت) حرارت داده شد و با یک واکنش دهنده مولیبدن مخلوط شد. با انجام این کار، ضایعات به ورقه‌های کاربید مولیبدن دو بعدی که متعلق به خانواده‌ای از فلزات معروف به مکسین‌ها (MXenes) است، تبدیل شد. از جمله موارد دیگر، مکسین‌ها آبدوست (جذب آب) هستند و راندمان تبدیل نور به گرما بسیار بالایی دارند.

هنگامی که این مواد  در یک دستگاه کوچک خورشیدی آزمایش شد، ورقه‌های مربعی کاربید مولیبدن فتوترمال در تبدیل نور خورشید به گرما بسیار مؤثر بود و باعث شد که آب دریای شبیه‌سازی‌شده زیربنایی بسیار سریع‌تر از آنچه در حالت دیگر بود تبخیر شود. از آنجایی که این ماده بسیار متخلخل است، قطرات بخار آب توانستند مستقیماً از آن بالا بروند و متعاقباً در داخل پوشش دستگاه متراکم شوند.

مواد به دست آمده از پوسته نارگیل بهترین عملکرد را داشتند، زیرا نور خورشید را با بازده ۹۴ ٪ به گرما تبدیل می‌کردند.

پروفسور آنگ و همکارنش اکنون در حال توسعه بیشتر این فناوری هستند و به دنبال شرکای صنعتی برای کمک به تجاری سازی آن هستند.