Zamiana wody morskiej w pitną bez tworzenia szkodliwych odpadów

Jak przypomnieli na łamach „Light: Science & Applications” naukowcy z University of Rochester, ponad 2 miliardy ludzi na świecie nie mają dostępu do bezpiecznej wody pitnej. Dlatego coraz więcej krajów korzysta z odsalania wody morskiej. Problem w tym, że obecne metody są bardzo energochłonne, wymagają użycia chemikaliów i produkują ogromne ilości silnie zasolonej pozostałości, tzw. solanki. Trafia ona z powrotem do mórz i oceanów, szkodząc organizmom wodnym.

Globalny problem, który dotyczy także Polski

Temat nie jest odległy także z polskiej perspektywy. Należymy do krajów UE szczególnie narażonych na niedobory wody. Według raportu GUS „Polska na drodze zrównoważonego rozwoju. Raport SDG 2025” w latach 2015–2023 odnawialne zasoby wody słodkiej przypadające na jednego mieszkańca Polski wynosiły od 1,1 do 1,6 tys. m sześc. rocznie, czyli poniżej progu bezpieczeństwa wodnego wskazywanego przez ONZ.

Rozwój takich technologii może mieć znaczenie w szerszej debacie o bezpieczeństwie wodnym również w Polsce. Chodzi zwłaszcza o sytuacje kryzysowe, potrzeby przemysłu, ochronę zasobów podziemnych i dywersyfikację źródeł wody w regionach narażonych na suszę. W kraju nie działa jeszcze komunalna instalacja odsalania wody morskiej, ale pojawiają się krajowe rozwiązania technologiczne związane z uzdatnianiem i odsalaniem, m.in. oparte na nanomembranach.

Słońce zamiast energochłonnych procesów

Naukowcy z Rochester opracowali nową metodę, która może rozwiązać część tych problemów. Ich system wykorzystuje panele słoneczne wykonane z czarnego metalu, których powierzchnia została przygotowana tak, by silnie pochłaniać światło i intensywnie odprowadzać wodę.

Dzięki takim właściwościom woda morska nie tworzy kropli, ale równomiernie rozprowadza się po powierzchni panelu, co przyspiesza jej odparowanie pod wpływem słońca, a następnie skraplanie w czystą wodę pitną.

Efekt pierścienia kawowego pomaga usuwać sól

Największym wyzwaniem dla autorów było poradzenie sobie z osadzającymi się solami i minerałami, które zwykle tworzą twarde osady na powierzchni urządzeń i stopniowo je blokują. Dlatego naukowcy wykorzystali tzw. efekt pierścienia kawowego.

Gdy kropla kawy wysycha, cząstki napoju przemieszczają się ku krawędzi, przez co na jej brzegu pozostaje ciemny osad w formie pierścienia. Badacze zaprojektowali powierzchnię swoich paneli tak, aby sole również były automatycznie przesuwane na boki urządzenia, z dala od części odpowiedzialnej za odsalanie. Dzięki temu system sam się oczyszcza i może działać bez przerw.

Technologię przetestowano na próbkach pobranych z Oceanu Atlantyckiego, Spokojnego i Indyjskiego. Urządzenie skutecznie produkowało z nich wodę pitną, a sole wytrącały się w postaci osadu, zamiast pozostawać w formie roztworu.

Odsalanie jako źródło cennych surowców

Badacze podkreślili, że taki sposób odsalania może mieć dodatkową korzyść: umożliwia odzysk cennych pierwiastków z powstających osadów, w tym litu wykorzystywanego w bateriach litowo-jonowych. W eksperymencie z wodą z Wielkiego Jeziora Słonego w USA odzyskano dzięki tej technologii około połowy zawartego tam litu.

Z punktu widzenia Polski szczególnie istotne jest to, że technologia nie sprowadza się wyłącznie do produkcji wody pitnej. Może wpisywać się także w szersze myślenie o gospodarce obiegu zamkniętego, odzysku surowców i ograniczaniu presji środowiskowej. W przypadku klasycznego odsalania jednym z głównych problemów pozostaje solanka. Jeśli nowe rozwiązania pozwolą zamieniać ten odpad w źródło surowców, mogą w przyszłości stać się ważnym elementem zarówno polityki wodnej, jak i surowcowej.