Zanimiv zeolit ​​solarni sistem

Molekule vode so vseprisotna snov na planetu. Vendar pa po podatkih Združenih narodov več kot 2 milijardi ljudi nima dostopa do varne pitne vode in več kot 2,3 milijarde ljudi ali 30 odstotkov svetovnega prebivalstva nima dovolj hrane vse leto.

Raziskovalci na Royal Abdullah University of Science and Technology (KAUST) v Savdski Arabiji so razvili sistem, ki uporablja odpadno toploto iz sončnih kolektorjev za pridobivanje tekoče vode iz vodne pare v zraku. Sistem je samozadostni sistem, ki združuje proizvodnjo vode/električne energije/pridelovanje pridelkov. Rezultati študije so objavljeni v številki revije Cell Reports Physical Sciences 1. marca 2022.

Znano je, da je sončna energija neučinkovita, saj se manj kot 20 odstotkov sončne energije, ki udari v sončne celice, pretvori v električno energijo. Preostanek postane odpadna toplota, ki nastane med procesom proizvodnje električne energije, kar dodatno zmanjša učinkovitost proizvedene električne energije.

Raziskovalna skupina je razvila sistem, ki uporablja to odpadno toploto za proizvodnjo vode. Sistem uporablja hidrogele, s katerimi se raziskovalna skupina ukvarja že nekaj časa. Zeoliti so zelo higroskopske, porozne strukture z medsebojno povezanimi polimernimi strukturami, ki lahko v sebi shranijo velike količine molekul vode. Zeoliti ne potrebujejo zelo visokih temperatur za sproščanje vode. Odpadna toplota, ki jo sproščajo sončni kolektorji, je le okoli 50 stopinj Celzija nad temperaturo zraka, vendar je to dovolj za sprostitev molekul vode iz hidrogela.

Razviti sistem lahko preklaplja med dvema načinoma. Eden je način hlajenja, pri katerem je hidrogel vedno izpostavljen zunanjemu zraku. Ponoči hidrogel absorbira vodno paro iz zraka in naslednji dan, ko posije sonce, odpadna toplota iz sončnih kolektorjev sprosti vodno paro. Uporaba toplotne energije za hlajenje sončnih kolektorjev in povečanje učinkovitosti proizvodnje električne energije.

V načinu pridelave pridelka je hidrogel izpostavljen atmosferi le ponoči in zaprt podnevi. Molekule vode, zbrane ponoči, čez dan izhlapijo in kondenzirajo v komori, pri čemer nastane tekoča voda. Ta voda se lahko uporablja kot voda za namakanje rastlinskih objektov.

V trimesečnem predstavitvenem poskusu so sončne celice povečale svojo proizvodnjo energije v načinu hlajenja za do 9,9 odstotka. Poleg tega se voda, pridobljena v rastlinskem načinu pridelave, lahko uporablja za gojenje poljščin, kot je zelje. Elektrika, ki jo proizvajajo sončne celice, se ne uporablja za proizvodnjo vode ali rast rastlin.

Sistem lahko hkrati proizvaja dva pomembna vira, vodo in elektriko, kar lahko prispeva k povezavi voda/energija/hrana. Vendar pa raziskovalci pravijo, da najmanj razvite države na tej stopnji potrebujejo dovolj sredstev za nakup visokotehnoloških rešitev. Medtem ko ugotavljajo, kako jih poceni namestiti, iščejo podporo vlad in nevladnih organizacij, vendar je prihodnost negotova.