С помощью Солнца можно сделать любую воду пригодной для питья. Но этот процесс требовал дорогостоящего оборудования, чтобы обеспечивать питьевой водой более-менее значительное число людей. Сегодня исследователи сообщают, что они создали дешевый дистиллятор из пузырчатой пленки и других простых материалов.
Опреснитель на солнечной энергии использовался на протяжении тысяч лет. Одна из его простейших версий – заполненный водой сосуд с черным дном поглощает солнечные лучи, создавая испарение воды внутри. В прозрачном сосуде поднимается пар, а конденсат капает в специальную накопительную емкость. Чтобы ускорить этот процесс, современные устройства используют линзы и зеркала, чтобы собрать примерно в 100 раз больше солнечного света. Но высокая стоимость таких конденсатов (порядка $ 200 за квадратный метр) делает их недоступными для большинства людей.
Два года назад исследователи во главе с Чанг Чен, инженером-механиком в Массачусетском технологическом институте в Кембридже, представили эффективный солнечный поглотитель, сделанный из слоя графита на плавающей углеродной пене. Два перфорированных слоя графита позволяли воде проникать вниз, где она нагревалась от солнца. Большая часть энергии в таком устройстве излучается.
Чен и его коллеги решили сохранить идею губчатого изолятора, плавающего в воде. Для нового эксперимента они заменили графитовый солнечный поглотитель тонким слоем цинковой пыли и композитом, которые используются в коммерческих солнечных водонагревателях. Этот материал выборочно поглощает видимые и ультрафиолетовые солнечные лучи, но не излучает тепло в инфракрасном диапазоне. Между этим слоем и слоем пены поместили лист меди, отличный проводник тепла. Затем сделали отверстия сквозь все слои.
Проблема осталась – потери тепла все еще были значительными. 16-летняя дочь Чена обнаружила, что пузырчатая пленка, которая служила верхним слоем в ее теплице, действует как превосходный изолятор. Чен и его ученик Джордж Ни покрыли свой солнечный очиститель пузырчатой пленкой. В последнем выпуске журнала Nature Energy они сообщают, что это действие позволило им очищать воду без дополнительного солнечного концентратора. Чен рассчитывает, что это позволит им сделать большую площадь очистителей на солнечной энергии стоимостью всего одна двадцатая от стоимости обычной технологии.
По оценкам Чена, для обеспечения дневной нормы воды для одного человека, а именно 50 литров, необходимо установить солнечные очистители площадью от 20 до 40 кв. метров.