تصفیه آب با آفتاب، چوب و باکتری!

ایسنا/ محققان چینی نوع جدیدی از یک دستگاه خورشیدی چوبی را ابداع کرده‌اند که آب را با کمک باکتری برای نوشیدن تصفیه می‌کند.
تبخیر یکی از رایج‌ترین روش‌های تصفیه آب برای نوشیدنی کردن آن است. اکنون محققان دانشگاه علم و فناوری چین دستگاه چوبی جدیدی ساخته‌اند که می‌تواند با استفاده از باکتری‌ها برای کمک به ساختن نانوساختارهای کلیدی دقیقاً همین کار را انجام دهد.

ایده اصلی این تصفیه کننده آب تبخیری، چیزی است که اکثر ما از کلاس علوم در مدرسه ابتدایی به یاد می‌آوریم که در آن، متمرکز کردن آفتاب بر روی آب، آن را گرم و در نهایت بخار می‌کرد تا هرگونه آلودگی به جا بماند. سپس بخار را می‌توان به درون یک ظرف هدایت کرد که در آن مجدداً به آب تمیز و قابل آشامیدن تبدیل شود.

ما در گذشته با استفاده از انواع مواد و پیکربندی‌ها، این مفهوم اساسی را بارها و بارها عملی کرده‌ایم. این دستگاه و روش‌ها شامل ماشین‌هایی که بر روی سطح یک دریاچه شناور می‌شوند، آب را از زیر جذب می‌کنند و آن را تصفیه می‌کنند یا سازه‌های فومی ساخته شده از پوسته‌های گرافیتی یا سازه‌های خورشیدی ساخته شده با کاغذ آغشته به کربن و هواژل‌های سلولزی بوده است.
اما در این مطالعه، دستگاه جدید از چند لایه تشکیل شده است. لایه بالایی آن از نانولوله‌های کربنی ساخته شده است که در جذب گرما از نور خورشید مؤثر هستند. در لایه وسط، لایه‌ای از حباب‌های شیشه‌ای ریز قرار دارد که یک هواژل عایق حرارتی را تشکیل می‌دهد. در لایه زیرین نیز یک قطعه چوب قرار دارد که آب زیر آن قرار دارد.

هواژل یا ایروژل(Aerogel) یک ماده تولیدی است که کمترین چگالی را در میان مواد جامد دارد. این ماده از یک ژل به دست می‌آید که در آن قسمت مایع ژل با گاز جایگزین می‌شود. نتیجه این فرآیند، ماده‌ای جامد با چگالی بسیار کم و در عین حال، ویژگی قابل‌ توجه در زمینه عایق گرمایی است. هواژل در فرهنگ عامه مردم تحت نام‌های دیگری هم‌چون دود منجمد، دود جامد، هوای جامد یا دود آبی نیز شناخته می‌شود که این نام‌گذاری‌ها به دلیل ظاهر شفاف و نیز نحوه پخش نور در این ماده‌ است.

اما جزء اصلی این دستگاه، باکتری است. محققان با قرار دادن باکتریهای مختلف روی سطح چوب شروع به کار کردند و آنها را برای تخمیر رها کردند. هنگامی که حباب‌های شیشه‌ای و لایه‌های نانولوله کربن افزوده شدند، این باکتری‌ها نانو الیاف سلولزی را در اطراف خود شاختند که کل این مواد را کنار هم نگه داشت.

آب با استفاده از این طرح، از ساختار متخلخل طبیعی چوب که به درختان در آب‌رسانی کمک می‌کند، بالا می‌رود و هنگامی که به لایه نانولوله کربنی جاذب نور در لایه بالا می‌رسد، گرم و تبخیر می‌شود. در عین حال، لایه هواژل شیشه‌ای در وسط، به عنوان عایق عمل می‌کند و باعث می‌شود گرما به پایین منتقل نشود.

محققان می‌گویند این تبخیر کننده خورشیدی از بسیاری از هم نوعان خود موثرتر است. این دستگاه میزان تبخیر آب را به شکل چشمگیری افزایش می‌دهد و بازدهی آن را به 80 درصد می‌رساند.
ضمن اینکه به عنوان یک امتیاز اضافی، چوب و نانولوله‌های کربنی مواد نسبتاً ارزان و فراوانی هستند.

این تحقیق در مجله Nano Letters منتشر شده است.