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El desafío del agua potable segura: un novedoso sistema de purificación de agua de bajo costo basado en energía solar

Un estudio describe un novedoso portátil solar-sistema de recolección al vapor con origami de polímero que puede recolectar y purificar agua a muy bajo costo

Existe una creciente demanda mundial de productos limpios agua debido al crecimiento demográfico, la industrialización y la contaminación y agotamiento de nuestra del planeta recursos naturales. Solar-la cocción al vapor es una técnica en la que energía solar se puede utilizar para purificar agua por evaporación contaminada agua, recondensarlo y producir limpio fresco agua. Esta técnica es una tecnología verde limpia, renovable y sostenible que tiene el potencial de abordar la escasez global de agua limpia utilizando la abundancia de solar energía. La fuerza y ​​eficiencia de un solar-El sistema de vaporización depende de su diseño y elección de materiales fototérmicos. Actual solar-Las tecnologías de vaporización utilizan materiales caros y voluminosos y tienen una baja eficiencia y un rendimiento limitado. Sigue siendo un desafío mejorar el rendimiento y reducir los costos para diseñar un dispositivo liviano y portátil. solar-Sistema de vaporización que puede ser utilizado directamente por particulares.

En un nuevo estudio publicado el 28 de mayo en Materiales avanzados Los investigadores describen un método novedoso para solar vaporización mediante el diseño de un sistema controlado de baja presión portátil y de bajo costo. solar Sistema de recolección de vapor que puede recolectar y purificar. agua utilizando energía de la luz solar. Eligieron un material polimérico fototérmico llamado polipirrol (PPy), que es de naturaleza conductora, conocido por sus propiedades fototérmicas y muestra una alta eficiencia a la hora de convertir la luz solar en calor térmico. Inspirado en la flor de la rosa, el diseño único de este sistema de vapor solar está hecho de compuestos de papel PPy de origami 3D. Se creó una 'rosa PPy' que está formada por láminas negras en capas con forma de pétalos mediante plegado de origami y polimerización química de PPy. Esta estructura de origami está unida a un tubo de algodón con forma de tallo que recolecta agua cruda/sin tratar de una fuente de agua y la alimenta a la estructura de rosa PPy colocada en la parte superior. Se utilizaron tubos con infusión de algodón y espuma de poliestireno para evitar el contacto directo entre el material de PPy y el agua a granel.

Una vez sin tratamiento agua Al llegar a los pétalos, el material PPy en la estructura de la flor se vuelve agua en vapor y las impurezas se separan naturalmente del agua. Posteriormente, es necesario condensar el vapor de agua y luego recolectar agua limpia para su uso. Los investigadores utilizaron una condición de baja presión mediante el uso de una bomba de vacío portátil. Se observó que esto mejoraba significativamente las tasas tanto de evaporación como de recolección de agua. Una vez que el agua se condensa, el frasco colector de vidrio, compacto y resistente, almacena de forma segura agua limpia.

Los origamis 3D proporcionaron una absorción de luz significativamente mayor y áreas de superficie mejoradas para agua evaporación en comparación con un diseño plano 2D convencional. La tasa de evaporación y recolección de agua aumenta en un 52 por ciento debido a la reducción de la presión de la cámara. El origami PPy mejoró la evaporación del agua en un 71 por ciento y también se observaron mayores tasas de recolección de vapor. La eficiencia general del sistema aumentó en un 91.5 por ciento con una sola fuente de luz. El sistema fue probado en una muestra del río Colorado en Texas, Estados Unidos. El sistema eliminó la contaminación del agua en forma de metales pesados, bacterias, sal y alivia la alcalinidad produciendo agua limpia que cumple con los estándares establecidos por la OMS.

El estudio actual describe un diseño racional novedoso de un sistema de recolección de vapor solar portátil de bajo costo con materiales fototérmicos de origami 3D que ofrece tasas mejoradas de evaporación de agua y recolección de vapor. El costo de cada estructura con forma de flor es de menos de 2 centavos y puede producir con éxito 2 litros de agua limpia por hora por metro cuadrado. Este diseño puede ser una inspiración para fabricar modelos únicos de vaporización solar para la producción de agua limpia.

***

{Puede leer el trabajo de investigación original haciendo clic en el enlace DOI que figura a continuación en la lista de fuentes citadas}

Fuentes)

Li, W. y col. 2019. Unisystem portátil de recolección de vapor solar de baja presión con Polypyrrole Origamis. Materiales avanzados. http://doi.org/10.1002/adma.201900720

Equipo SCIEU
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