Zaopatrzenie w czystą wodę pitną zawsze było uważane za podstawowe prawo człowieka w wielu regionach, ale sytuacja w wielu częściach świata jest zupełnie inna. Trzeci Świat walczy o czystą wodę pitną. Nowy laserowy system sanitarny aluminium może pomóc krajom rozwijającym się zapewnić czystą wodę i uratować życie.
Zespół badawczy kierowany przez Subhash Singh z Instytutu Optyki na Uniwersytecie w Rochester w Nowym Jorku uważa, że kanalizacja słoneczna może być kluczem do zapewnienia zrównoważonej czystej wody dla szybko rosnącej populacji świata. Wyniki badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Sustainability.
Światowa Organizacja Zdrowia wymieniła promieniowanie ultrafioletowe do sterylizacji słońca przezroczystych butelek i sterylizatorów ciepła nieprzezroczystych pojemników jako metody oczyszczania wody przez pewien czas. Istnieje również wiele systemów na rynku, które wykorzystują światło słoneczne do oczyszczania wody. Ale te systemy mają oczywiste wady: problemy ze skalowalnością. System, który może zdezynfekować niewielką grupę osób lub rodzinę, może nie być bardzo przydatny podczas dezynfekcji całego miasta lub wioski. W połączeniu z powiązanymi kosztami systemu dezynfekcji wody, 1 na 9 osób (około 785 milionów ludzi) nie może uzyskać czystej wody. Wśród nich co roku 1 milion osób umiera z powodu braku czystej wody.
Zespół badawczy odkrył kilka problemów z obecnym systemem sanitarnym wody, zwłaszcza problem odparowywania interfejsu opartego na energii słonecznej. Należą do nich, ale nie są ograniczone do: niezdolność do kontrolowania słonecznej granicy śledzenia parownika interfejsu, co oznacza, że gdy kąt słońca zmienia się, stężenie optyczne zmniejszy się, co spowoduje zmniejszenie zdolności dezynfekcji. Innym problemem jest efekt blokujący, który poważnie zmniejsza wydajność sprzętu.
Ponieważ obecny system sterylizacji słonecznej wykorzystuje "oddolny" system ogrzewania, większość generowanej energii zostanie utracona przez odparowanie wody i powietrza. Niektóre systemy rozwiązują ten problem wydajności poprzez wprowadzenie systemu wytwarzania energii słonecznej w interfejsie powietrze/woda. Ponieważ powierzchnia ta unosi się na wodzie, nie może być dokładnie mieszczona w celu stawienia czoła światłu padającego, a problem zatykania zostanie zaostrzony przez kontakt z wodą rdzeniową.
Ponadto istnieje bardzo ważny problem: obecne oczyszczacze energii słonecznej mogą jedynie wyeliminować zanieczyszczenia biologiczne. Istnieje również wiele innych zanieczyszczeń, zwłaszcza metali ciężkich, które nie zostały poddane obróbce.
Zespół zasugerował wykorzystanie powierzchni z super absorpcją wody i super pochłanianiem światła do dezynfekcji wody energią słoneczną. Ta powierzchnia z super absorpcji wody i super absorpcji światła składa się z aluminium, który jest łatwy do uzyskania i niski koszt.
Jednak tradycyjne nieprzetworzone aluminium nie ma porowatych właściwości wymaganych do absorpcji wody. Ponadto jego powierzchnia jest odbijające światło, więc nie pochłania światła. Aby rozwiązać ten problem, zespół badawczy laserem aluminium z femtosekundowych impulsów laserowych. Porowata powierzchnia stworzona przez tę obróbkę laserową pozwala na działanie wody ze stałą prędkością około 2 milimetrów na sekundę pod wpływem grawitacji. Oznacza to, że woda może być transportowana do powierzchni absorpcji słonecznej w celu dezynfekcji.
Dlatego ta porowata powierzchnia może być zainstalowana na pływającej platformie pod dowolnym kątem, aby zwiększyć częstość występowania promieni słonecznych. Oznacza to również, że ten panel jest podłączony do systemu śledzenia słońca, aby śledzić trajektorię słońca i utrzymać poziom dezynfekcji w najlepszym stanie.
Naukowcy skupili się również na kształcie tej porowatej powierzchni i na tym, jak rozprasza ciepło przez wodę. Odkryli, że powierzchnia w kształcie litery U może zminimalizować kontakt z powierzchnią wody, co czyni ją obecnie najbardziej energooszczędnym modelem. Do tej pory szybkość parowania, które zarejestrował zespół, przekracza nawet idealny sprzęt w 100% sprawnym stanie roboczym.
Zespół badawczy nie tylko testował zanieczyszczoną biologicznie wodę, ale także testował wodę zanieczyszczoną innymi zanieczyszczeniami, takimi jak metale, odpady domowe i rolne. Ich badania wykazały, że gęstość wody spadła o 4 do 5 rzędów wielkości. Spełniają normy WHO dotyczące bezpiecznej wody pitnej.