تأمین آب آشامیدنی پاک همیشه در بسیاری از مناطق به عنوان یک حق اساسی بشر در نظر گرفته شده است ، اما وضعیت در بسیاری از مناطق جهان بسیار متفاوت است. جهان سوم برای تصفیه آب آشامیدنی پاک تلاش کرده است. یک سیستم بهداشتی جدید آلومینیومی مبتنی بر لیزر می تواند به کشورهای در حال توسعه کمک کند تا آب تمیز تهیه کنند و زندگی را نجات دهند.
یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی Subhash Singh از انستیتوی بینایی دانشگاه روچستر در نیویورک معتقد است که سرویس بهداشتی با پایه خورشیدی ممکن است کلید تأمین آب تمیز پایدار برای جمعیت در حال رشد سریع جهان باشد. نتایج این مطالعه در مجله Nature Sustainability منتشر شده است.
سازمان بهداشت جهانی اشعه ماورا بنفش را برای استریل کردن بطری های شفاف در برابر آفتاب و ظروف مات ضدعفونی از گرما به عنوان روش های تمیز کردن آب در طی یک دوره زمانی ذکر کرده است. همچنین سیستم های زیادی در بازار وجود دارد که از نور خورشید برای تصفیه آب استفاده می کنند. اما این سیستم ها دارای نقایص واضحی هستند: مسائل مقیاس پذیری. سیستمی که بتواند گروه کوچکی از افراد یا یک خانواده را ضد عفونی کند ممکن است هنگام ضدعفونی کل شهر یا روستا بسیار مفید نباشد. همراه با هزینه های مربوط به سیستم ضد عفونی آب ، از هر 9 نفر (حدود 785 میلیون نفر) 1 نفر نمی تواند آب تمیز دریافت کند. در این میان سالانه 1 میلیون نفر به دلیل کمبود آب تمیز می میرند.
تیم تحقیقاتی چندین مشکل در سیستم فعلی بهداشت آب ، به ویژه مشکل تبخیر رابط کاربری خورشیدی را کشف کردند. این موارد شامل: محدود نمی شود به: عدم توانایی کنترل حد ردیابی خورشیدی اواپراتور رابط ، به این معنی که وقتی زاویه خورشید تغییر می کند ، غلظت نوری کاهش می یابد و در نتیجه توانایی ضد عفونی کاهش می یابد. مشکل دیگر اثر انسداد است که به شدت کارایی تجهیزات را کاهش می دهد.
از آنجا که سیستم عقیم سازی خورشیدی فعلی از&استفاده می کند ؛&از پایین به بالا. سیستم گرمایشی ، بیشتر انرژی تولید شده از طریق تبخیر آب و هوا از بین می رود. برخی از سیستم ها با معرفی سیستم تولید انرژی گرمایی خورشیدی در رابط هوا / آب ، این مشکل کارایی را حل می کنند. از آنجا که این سطح روی آب شناور است ، نمی توان آن را به طور دقیق برای مواجهه با نور حادثه قرار داد و مشکل گرفتگی در اثر تماس با آب هسته بیشتر می شود.
علاوه بر این ، یک مسئله بسیار مهم وجود دارد: تصفیه کننده های خورشیدی فعلی فقط می توانند آلودگی های بیولوژیکی را از بین ببرند. همچنین تعداد زیادی آلاینده دیگر به ویژه فلزات سنگین وجود دارد که تحت درمان قرار نگرفته اند.
این تیم پیشنهاد کرد از یک سطح با جذب آب فوق العاده و جذب نور فوق العاده برای پاکسازی آب با انرژی خورشیدی استفاده شود. این سطح با جذب آب فوق العاده و جذب نور فوق العاده از آلومینیوم تشکیل شده است که بدست آوردن آن آسان و کم هزینه است.
با این حال ، آلومینیوم تصفیه نشده سنتی دارای خاصیت متخلخل مورد نیاز برای جذب آب نیست. علاوه بر این ، سطح آن بازتابنده است ، بنابراین نور را جذب نمی کند. برای حل این مشکل ، تیم تحقیقاتی آلومینیوم را با پالس های لیزر فمتوثانیه لیزر کردند. سطح متخلخل ایجاد شده توسط این تیمار لیزری باعث می شود تا آب تحت تأثیر جاذبه با سرعت ثابت تقریباً 2 میلی متر در ثانیه کار کند. این بدان معنی است که می توان آب را برای ضد عفونی کردن به سطح جذب خورشید منتقل کرد.
بنابراین ، این سطح متخلخل را می توان از هر زاویه ای بر روی سکو شناور نصب کرد تا میزان بروز پرتوهای خورشیدی را افزایش دهد. این همچنین بدان معنی است که این پانل به سیستم ردیابی خورشید متصل شده است تا مسیر&# 39 خورشید را ردیابی کند و سطح ضد عفونی را در بهترین شرایط حفظ کند.
محققان همچنین بر روی شکل این سطح متخلخل و نحوه دفع گرما از طریق آب متمرکز شده اند. آنها دریافتند که سطح U شکل می تواند تماس با سطح آب را به حداقل برساند و آن را به کم مصرف ترین مدل در حال حاضر تبدیل کند. تاکنون میزان تبخیر تیمی که ثبت کرده است حتی از تجهیزات ایده آل در یک حالت عملیاتی 100٪ کارآمد فراتر رفته است.
تیم تحقیقاتی نه تنها آب آلوده بیولوژیکی را آزمایش کردند ، بلکه آب آلوده شده توسط سایر آلاینده ها مانند فلزات ، زباله های خانگی و کشاورزی را نیز آزمایش کردند. تحقیقات آنها نشان داد که چگالی آب 4 تا 5 مرتبه از قدرت کاهش یافته است. با استاندارد WHO برای آب آشامیدنی سالم مطابقت داشته باشید.