Простой процесс превращает фруктовые отходы в воду

Dec 05, 2023

Солнечные дистилляторы представляют собой умное и простое средство очистки грязной или соленой воды, но они работают довольно медленно. Было показано, что новый материал повышает их производительность и сделан из фруктовых отходов, которые в противном случае были бы выброшены.

В своей самой простой форме обычный солнечный дистиллятор представляет собой резервуар с непригодной для питья водой, расположенный под прозрачной крышкой. Вода испаряется, нагреваясь солнцем, конденсируясь на внутренней поверхности чехла. Этот конденсат – чистая вода – стекает по крышке и собирается в отдельный резервуар для питья.

Чтобы быстрее нагревать грязную/соленую воду, ученые разработали материалы, которые плавают на ее поверхности, преобразуя солнечный свет в тепло. И хотя эти материалы состоят из множества различных ингредиентов, обычно в них используется углерод, полученный из угля.

В поисках менее дорогостоящей и более экологичной альтернативы, Asst. Профессор Эдисон Анг и его коллеги из сингапурского Наньянского технологического университета искали что-то, что не нужно добывать, что можно бесплатно взять и в противном случае просто утилизировать – фруктовые отходы. В частности, ученые опробовали скорлупу кокосовых орехов, апельсиновую и банановую кожуру.

В ходе простого двухэтапного процесса карбонизации фруктовые отходы нагревали при температуре 850 ºC (1562 ºF) в течение нескольких часов и смешивали с молибденовым реагентом. В результате отходы превратились в листы двумерного карбида молибдена, который принадлежит к семейству металлов, известных как MXenes. Помимо прочего, MXenes гидрофильны (притягивают воду) и обладают очень высокой эффективностью преобразования света в тепло.

При испытаниях в небольшом солнечном перегонном кубе квадратные листы фототермического карбида молибдена оказались очень эффективными в преобразовании солнечного света в тепло, заставляя лежащую под ним моделируемую морскую воду испаряться гораздо быстрее, чем в противном случае. А поскольку материал очень пористый, капли водяного пара могли подниматься сквозь него, впоследствии конденсируясь на внутренней стороне крышки перегонного куба.

Лучше всего работал материал, полученный из скорлупы кокосового ореха, поскольку он преобразовывал солнечный свет в тепло с эффективностью 94%.

Профессор Анг и его команда в настоящее время продолжают развивать эту технологию и ищут отраслевых партнеров для помощи в ее коммерциализации.

Источник: Наньянский технологический университет.