นักวิจัยของ MIT ได้พัฒนาหน่วยกลั่นน้ำทะเลแบบพกพา ซึ่งมีน้ำหนักน้อยกว่า 10 กิโลกรัม ซึ่งสามารถขจัดอนุภาคและเกลือเพื่อสร้างน้ำดื่มได้
อุปกรณ์ขนาดเท่ากระเป๋าเดินทาง ซึ่งต้องใช้พลังงานในการทำงานน้อยกว่าที่ชาร์จโทรศัพท์มือถือ สามารถขับเคลื่อนด้วยแผงโซลาร์เซลล์ขนาดเล็กแบบพกพา ซึ่งสามารถซื้อทางออนไลน์ได้ในราคาประมาณ 50 ดอลลาร์ สร้างน้ำดื่มที่เกินมาตรฐานคุณภาพองค์การอนามัยโลกโดยอัตโนมัติ เทคโนโลยีนี้รวมอยู่ในอุปกรณ์ที่ใช้งานง่ายซึ่งทำงานด้วยการกดปุ่มเพียงปุ่มเดียว
ต่างจากเครื่องแยกเกลือ
ออกจากเกลือแบบพกพาอื่นๆ ที่ต้องการน้ำผ่านตัวกรอง อุปกรณ์นี้ใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อขจัดอนุภาคออกจากน้ำดื่ม การขจัดความจำเป็นในการเปลี่ยนไส้กรองช่วยลดความต้องการการบำรุงรักษาในระยะยาวได้อย่างมาก
การทำเช่นนี้อาจทำให้หน่วยนี้สามารถนำไปใช้ในพื้นที่ห่างไกลและทรัพยากรจำกัดอย่างรุนแรง เช่น ชุมชนบนเกาะเล็กๆ หรือบนเรือขนส่งสินค้าในการเดินเรือ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อช่วยเหลือผู้ลี้ภัยที่หนีภัยธรรมชาติหรือโดยทหารที่ปฏิบัติการทางทหารในระยะยาว
“นี่เป็นจุดสิ้นสุดของการเดินทาง 10 ปีที่ฉันและกลุ่มได้ไปจริงๆ เราทำงานมาหลายปีในด้านฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลังกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลของแต่ละบุคคล แต่การผลักดันความก้าวหน้าทั้งหมดเหล่านั้นลงในกล่อง การสร้างระบบ และการแสดงมันในมหาสมุทร นั่นเป็นประสบการณ์ที่มีความหมายและคุ้มค่าจริงๆ สำหรับฉัน” จงยุน ฮัน ผู้เขียนอาวุโสกล่าว ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาการคอมพิวเตอร์และวิศวกรรมชีวภาพ และเป็นสมาชิกของห้องปฏิบัติการวิจัยอิเล็กทรอนิกส์ (RLE)
เทคโนโลยีที่ปราศจากตัวกรอง
หน่วยกลั่นน้ำทะเลแบบพกพาที่มีจำหน่ายในท้องตลาดมักต้องการปั๊มแรงดันสูงเพื่อดันน้ำผ่านตัวกรอง ซึ่งยากมากที่จะย่อให้เล็กลงโดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพการใช้พลังงานของอุปกรณ์ Yoon อธิบาย
ที่เกี่ยวข้อง: สหรัฐตั้งเป้าที่จะเปลี่ยนท่อน้ำตะกั่วทั้งหมดจากชายฝั่งสู่ชายฝั่งโดยใช้เงินทุนจากร่างพระราชบัญญัติโครงสร้างพื้นฐาน
แต่หน่วยของพวกเขาอาศัยเทคนิคที่เรียกว่า โพลาไรเซชันความเข้มข้นของไอออน (ICP) ซึ่งบุกเบิกโดยกลุ่มของฮันเมื่อกว่า 10 ปีที่แล้ว แทนที่จะกรองน้ำ กระบวนการ ICP ใช้สนามไฟฟ้ากับเมมเบรนที่วางอยู่เหนือและใต้ช่องน้ำ เมมเบรนจะขับไล่อนุภาคที่มีประจุบวกหรือลบ รวมทั้งโมเลกุลของเกลือ แบคทีเรีย และไวรัส ขณะที่พวกมันไหลผ่าน อนุภาคที่มีประจุจะถูกส่งไปยังกระแสน้ำที่สองซึ่งจะถูกปล่อยออกในที่สุด
กระบวนการนี้จะขจัดทั้งของแข็งที่ละลายและแขวนลอย ทำให้น้ำสะอาดไหลผ่านช่องได้ เนื่องจากต้องใช้ปั๊มแรงดันต่ำเท่านั้น ICP จึงใช้พลังงานน้อยกว่าเทคนิคอื่นๆ
แต่ ICP ไม่ได้กำจัดเกลือทั้งหมดที่ลอยอยู่ตรงกลางช่องเสมอไป ดังนั้นนักวิจัยจึงรวมกระบวนการที่สองที่เรียกว่าอิเล็กโตรไดอะไลซิสเพื่อกำจัดไอออนของเกลือที่เหลืออยู่
Yoon และ Kang ใช้แมชชีนเลิร์นนิงเพื่อค้นหาการผสมผสานที่ลงตัวระหว่าง ICP และโมดูลอิเล็กโทรไดอะไลซิส การตั้งค่าที่เหมาะสมที่สุดประกอบด้วยกระบวนการ ICP แบบสองขั้นตอน โดยที่น้ำจะไหลผ่านโมดูลหกโมดูลในระยะแรก จากนั้นผ่านสามขั้นตอนในขั้นตอนที่สอง ตามด้วยกระบวนการอิเล็กโทรไดอะไลซิสเดียว ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานในขณะเดียวกันก็ทำให้กระบวนการทำความสะอาดตัวเองได้
“แม้ว่าอนุภาคที่มีประจุบางตัวอาจถูกดักจับบนเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออนก็จริง แต่หากดักจับ เราก็เพียงย้อนขั้วของสนามไฟฟ้าและอนุภาคที่มีประจุก็สามารถกำจัดออกได้อย่างง่ายดาย” ยุนอธิบาย
พวกเขาย่อและซ้อนโมดูล ICP
และอิเล็กโตรไดอะไลซิสเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานและช่วยให้ใส่ลงในอุปกรณ์พกพาได้ นักวิจัยได้ออกแบบอุปกรณ์สำหรับผู้ที่ไม่มีความชำนาญ โดยมีเพียงปุ่มเดียวเพื่อเริ่มกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลและการทำให้บริสุทธิ์โดยอัตโนมัติ เมื่อระดับความเค็มและจำนวนอนุภาคลดลงจนถึงเกณฑ์ที่กำหนด อุปกรณ์จะแจ้งให้ผู้ใช้ทราบว่าน้ำสามารถดื่มได้
สำรวจ : น้ำประปาสร้างเกราะป้องกันไมโครพลาสติก นักวิทยาศาสตร์ Discover
นักวิจัยยังได้สร้างแอปสมาร์ทโฟนที่สามารถควบคุมเครื่องแบบไร้สายและรายงานข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับการใช้พลังงานและความเค็มของน้ำ
การทดสอบชายหาด
หลังจากทำการทดลองในห้องปฏิบัติการโดยใช้น้ำที่มีระดับความเค็มและความขุ่น (ความขุ่น) ต่างกัน พวกเขาได้ทำการทดสอบอุปกรณ์ภาคสนามที่หาดคาร์สันในบอสตัน
ยุนและควอนวางกล่องไว้ใกล้ฝั่งแล้วโยนท่อป้อนลงไปในน้ำ ในเวลาประมาณครึ่งชั่วโมง อุปกรณ์ก็ได้เติมน้ำดื่มใสในถ้วยพลาสติกดื่มได้
“มันประสบความสำเร็จแม้กระทั่งในการวิ่งครั้งแรก ซึ่งค่อนข้างน่าตื่นเต้นและน่าประหลาดใจ แต่ฉันคิดว่าเหตุผลหลักที่เราประสบความสำเร็จก็คือการสะสมความก้าวหน้าเล็กๆ น้อยๆ ทั้งหมดที่เราทำไปตลอดทาง” ฮานกล่าว
น้ำที่ได้เกินหลักเกณฑ์ด้านคุณภาพขององค์การอนามัยโลก และหน่วยลดปริมาณสารแขวนลอยอย่างน้อย 10 เท่า ต้นแบบของพวกเขาสร้างน้ำดื่มในอัตรา 0.3 ลิตรต่อชั่วโมง และต้องการพลังงานเพียง 20 วัตต์ต่อลิตร .
Credit : เว็บตรงฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ
