Китайские исследователи представили установку для опреснения морской воды, которая работает за счёт солнечного нагрева и почти не требует внешней энергии. Авторы утверждают, что при промышленном масштабе такая схема сможет давать пресную воду дешевле бутилированной. Основа проекта, новый фототермический материал с трёхмерной структурой, должна снять одно из главных ограничений солнечного опреснения: деградацию и слипание рабочих частиц.
Разработку подготовили Институт инженерии процессов Китайской академии наук и Шэньчжэньский университет. Вместо энергоёмкого продавливания воды через мембраны, как в системах обратного осмоса, учёные сделали ставку на испарение и последующую конденсацию. Для этого они создали трёхмерный испаритель, в котором полимерные цепи полиэтилентерефталата удерживают полые многослойные наноструктуры и не дают им слипаться в морской воде.
По данным авторов, материал поглощает 90,2 % солнечного света и снижает потребность в энергии для испарения на 45,7 %. Установка относится к системам солнечного фототермического опреснения с активной конденсацией: водяной пар отводится вентилятором в конденсатор, где превращается в пресную воду. Заявленная скорость испарения составила 38,14 кг на квадратный метр в час. Исследователи называют это показателем, который в 8,5 раза выше, чем у двумерных мембранных систем.
Авторы также проверили установку на прикладном сценарии. Воду из прототипа использовали для полива участка площадью 5 м², где вырастили шпинат, кукурузу и пекинскую капусту. После ускоренного старения в морской воде исследователи не зафиксировали отслоения частиц от фототермического материала, что для лабораторной разработки важнее громкого слова «рекорд».
Солнечное опреснение давно рассматривают как альтернативу обратному осмосу, особенно для удалённых районов и сельского хозяйства, где дорогая электроэнергия делает классические станции менее выгодными. Но именно обратный осмос сейчас доминирует на рынке: на него приходится большая часть новых опреснительных мощностей в мире, а крупнейшие проекты строят в странах Персидского залива, Израиле и Испании. Мировой рынок опреснения уже превысил $20 млрд, поэтому даже локальное снижение энергозатрат быстро превращается в экономический аргумент.
Главный вопрос теперь в масштабе. Лабораторный модуль выдаёт десятки литров в сутки, тогда как городским и промышленным системам нужны тысячи кубометров. Если расчёт об окупаемости за два года подтвердится на пилотной станции, технология может занять нишу в малых автономных установках раньше, чем доберётся до крупных коммунальных проектов, где у обратного осмоса уже есть инфраструктура и отработанная экономика.