Tåkefangernett: systemet som samler opp og renser vann

I noen områder av verden som er naturlig tåkete og langt fra vannkilder, som det indre av Peru, Bolivia, Chile og Marokko, er det ikke uvanlig at folk henger garn utendørs for å fange små dråper vann som danner disen.

Problemet med denne teknikken er detvann samlet fra tåke på denne måten kan den inkludere mange av de forurensende stoffer tilstede i atmosfæren: konsekvensen er at i enkelte områder, til tross for at hundrevis av liter samles opp per dag, er vannet som trekkes ut av tåken ikke rent nok til å drikkes eller brukes i matlaging.

Forskerne fra Det føderale polytekniske instituttet i Zürich har derfor utviklet en metode som tillater produksjon av rent, til og med drikkevann, med utgangspunkt i tåkefangstnettteknikken: det nye systemet kombinerer en enkelt teknologi samlingen og vannrensing fanget i garnene.

FN-konferanse for å vedta en agenda for handling på vann
Det kjemiske fotavtrykket til kakao: en stor oppdagelse for sjokolade

Tåkefangstnett: en eldgammel, men fornyet teknologi

De første systemene for fange vanndråper fra tåke de dateres tilbake til før-columbiansk alder: den første kjente metoden for å samle vann fra tåken ved hjelp av kondens besto av å plassere beholdere under grenene til noen trær. De første sporene etter dette innsamlingssystemet går tilbake til Inkarikets år.

I 1969 ble det teknologi allerede hadde utviklet seg til 100 kvadratmeter nettverk i stand til å levere vann til en hel militærbase: det fant sted i Sør-Afrika, og nettverkssystemet tillot produksjon av omtrent 11 liter vann per dag.

I dag er prosjektene til vannoppsamling via nettverk (metallisk, bambus eller andre materialer) er utbredt over hele verden, og bidrar betydelig til å dekke vannbehovet til byer og bygder som ikke har tilgang til vannkilder av en annen type.

I land som Peru, Bolivia og Chile det er ikke uvanlig at folk henger garn for å fange vanndråper, og det samme skjer i innlandet til Marocco og andre varme land: i hjemmeformat eller mer strukturert format er teknologien godt kjent og verdsatt nesten overalt.

Bruker en tåkefangstnett på bare noen få kvadratmeter kan det samles opp til hundrevis av liter vann per dag, som kan brukes til vask og, når forholdene tillater det, til matlaging.

Problemet med dette systemet er faktisk at vannet som samles opp ikke alltid er rent nok til å anses som drikkebart.

Å tenke på vann betyr å tenke på fremtiden: å bli bedre bevart og forvaltet
The Big 100 of kjemi og utfordringene i den globale økonomien

Rensingen av vann fanget av den melkeaktige meteoren

En viktig ulempe med denne metoden vannoppsamling è virkningen av luftforurensning på vannkvalitet: farlige stoffer spredt i miljøet havner også i dråper fanget av nett.

I mange av verdens storbyer er luften så forurenset at vann samler seg fra tåken det er ikke rent nok skal drikkes eller brukes til matlaging uten først å bli behandlet. Studien av forskerne av Det føderale polytekniske instituttet i Zürich ble opprettet nettopp for å svare på dette kritiske problemet.

Takket være et spesielt belegg basert på polymerer og titandioksid, det tåkefangende nettverket utviklet av forskere ved det sveitsiske universitetet klarer å samle og rense vann samtidig.

La teknologi di vannrensing er basert på kjemi: titandioksid, forklarer forskerne, fungerer som kjemisk katalysator ved å bryte ned molekylene til ulike organiske miljøgifter som finnes i vannet, som dermed blir ufarlige.

"Systemet vårt samler ikke bare opp tåken, men behandler også det oppsamlede vannet"Sier Ritwick Ghosh"som betyr at den kan brukes i områder med luftforurensning, for eksempel tettbefolkede bysentre". Forskeren, som kommer fra Max Planck Institute for Polymer Research i Mainz, gjennomførte dette prosjektet under et lengre opphold ved ETH Zürich.

En helt ny drone for ultraraske overganger mellom luft og vann
Den hellige gral av grønn kjemi: toksisitetsfrie fluorkjemikalier

Polymerer og nanopartikler for å rense H20 som kommer fra himmelen

"Hjertet i prosjektet vårt", leser vi iartikkel publisert i Nature, «det er et trådnett dekket med anatase titandioksid nanopartikler innebygd i en polymermatrise".

Med andre ord, systemet utviklet av forskere ved Zürich polytekniske høgskole består av en smalt nettinggitter av metalltråd, belagt med en blanding av spesielt utvalgte polymerer og titandioksid, et mineralpigment som er mye brukt til å lage kosmetikk.

"Når det er aktivert av sollys, bryter det fotoaktive titandioksidlaget ned organiske molekyler som diesel, selv i fravær av sollys”, forklarer forskerne: den eneste energi som kreves fra dette geniale systemet er en liten og vanlig dose UV-stråler.

I utendørstester, viser studien, viser enheten "en vannbehandlingseffektivitet større enn 85 prosent”: den som er foreslått av ETH-forskere er derfor en veldig effektiv løsning som kan tillate hele samfunn å takle problemet med vannmangel uten å måtte ty til forbrenning eller andre energikilder.

Et middelaldersk vannhjul for å gjenskape biologisk mangfold
Utvikling av nye legemidler, bibliotek forbedret takket være kjemi

Passiv vannrensing: løsningen krever ikke energi

Det nye systemet forutvinning av vann fra tåke den ble testet i laboratoriet og i et lite pilotanlegg i Zürich. Det klarte forskerne samle de 8 prosent av vannet i den kunstig skapte tåken og av bryte ned 94 prosent av organiske forbindelser som var tilsatt, inkludert diesel og kjemikaliet bisfenol A, som er kjent for å være helsefarlige.

I tillegg til å samle drikkevann fra tåke, kunne dette systemet også brukes lønnsomt til gjenvinne vannet brukt i kjøletårn. 'I USA, hvor jeg bor, bruker vi store mengder ferskvann til å kjøle ned kraftverk"Sier Thomas Schutzius, da leder for ETH-prosjektet og nå professor ved University of California, Berkeley.

Som professoren forklarer, "det vil være fornuftig å fange opp noe av dette vannet før det slipper ut og sørge for at det er rent i tilfelle du vil returnere det til miljøet". Tidligere forskning av Ghosh, førsteforfatter av studien, hadde fokusert nettopp på vanngjenvinning fra kjøletårn.

Denne nye teknologien åpner imidlertid for mye bredere muligheter: Når det først er installert, krever dette systemet ikke vedlikehold eller energi. Takket være en eiendom kjent som katalytisk minne, en halv time med sollys er nok til å aktivere titanoksidet i 24 timer, som forblir aktivt selv i mørket.

Det nye systemet presenterer seg derfor som en økonomisk og rasjonell løsning ikke bare for ta opp drikkevannsmangel i landlige områder og byer rundt om i verden, men også for utvide potensialet av å samle vann fra tåke, et undervurdert basseng som også kan involvere storindustri.

I Sveits laget et papirbatteri med vannbryter
Kjemiens overraskelser: hvordan plastavfall blir til såpe