Чжэн, доцент кафедры механической и промышленной инженерии Северо-Восточного университета, всегда ищет идеи, как создать что-то функциональное из природных материалов. Он еще не знал, какую полезную вещь можно сделать из навоза, но был почти уверен, что материал перспективный.
Сообщается, что он ломал голову над глобальной проблемой: нехваткой питьевой воды. По данным ЮНИСЕФ, около 1,42 миллиарда человек живут в районах с высокой или чрезвычайно высокой уязвимостью в отношении воды. И, по прогнозам, ситуация будет только ухудшаться.
В качестве возможного решения проблемы инженеры работают над созданием способов превращения морской воды в пресную. Они придумали некоторые средства для удаления соли в процессе опреснения. Системы опреснения обычно используют тонкую пленку, которая служит фильтром, вытягивающим соль из морской воды по мере ее испарения.
“Но этот материал довольно дорог в производстве, а сам материал недолговечен. – говорит Чжэн. – Кроме того, весь процесс опреснения потребляет электроэнергию”.
Инженер подумал, почему бы не использовать солнечный свет для опреснения воды.
Его идея заключалась не в разработке кучи солнечных панелей на опреснительных установках. Скорее, у него был более прямой подход. Он хотел разработать фильтр, который можно было бы разместить на морской воде на открытом воздухе и активировать солнечным светом.
Он и его команда решили нагреть навоз до 1 700 градусов по Цельсию, чтобы убить все бактерии в навозе. Сделав это, исследователи обнаружили, что в результате получился порошкообразный углерод. Они использовали этот черный порошок для получения пены, которая превратилась в хорошо впитывающий материал, плавающий на поверхности воды. При воздействии солнечного света вода под черным материалом превращалась в пар и проходила сквозь него.
Чжэн догадывался, что этот процесс может стать хорошим опреснителем, поэтому он набрал немного океанской воды, чтобы проверить его. И действительно, когда пар от соленой воды, прошедшей через фильтр на основе навоза, сконденсировался обратно в воду, она оказалась удивительно свежей. По словам Чжэна, полученная вода была настолько свежей, что концентрация натрия в ней была намного ниже стандартов, установленных Агентством по охране окружающей среды США для питьевой воды.
Навоз – не единственный природный материал, который Чжэн и его команда использовали для опреснения морской воды под воздействием солнечного света. Среди других материалов, которые они использовали для создания угольного фильтра на солнечных батареях, — листья деревьев, чернила каракатиц, панцири крабов и омаров, осиные гнезда и отходы офисной бумаги.
Исследование ученых было опубликовано в журналах Cell Reports Physical Science, ACS Applied Materials & Interfaces, ACS Omega, Nanoscale и Journal of Materials Chemistry A.
