Fotoğraf: Northeastern’de Makine ve Endüstri Mühendisliği Doçent Doktor Yi Zheng’in Mugar Life Sciences Building’deki laboratuvarında inek gübresinden ve eşek arısı kovanından yapılmış örnek bir tuzdan arındırma filtresi bulunuyor.
Yi Zheng’in yerel bir mandıra çiftliğine yaptığı yaz gezisinde, bu ziyaret kendisine ilham verdi. İnekler ve atlar vardı ve Zheng, bunun her yerde gübre olduğu anlamına geldiğini fark etti.
Zheng her zaman doğal malzemelerden nasıl işlevsel bir şeyler ortaya çıkarılacağına dair fikirler arar. O, gübreden yararlı bir şey yapabileceğinden emin değildi, ama bu malzemenin umut vadettiğinden oldukça emindi, bu yüzden bunu sıkıntı etmiyordu.
Doçent doktor, çiftçiden laboratuvarına götürmek için bir kova gübre istedi. Çiftçi “ücretsiz” olarak Zheng’e kovayı vermeyi kabul etti.
Aynı zamanda Zheng küresel bir sorun için kafa patlatıyordu: içme suyu kıtlığı. UNICEF verilerine göre, yaklaşık 1.42 milyar insan yüksek ve aşırı yüksek su korunmasızlığı olan yerlerde yaşıyor. Ve bunun sadece daha da kötüye gideceği ön görülüyor.
Olası bir sonuç olarak, mühendisler deniz suyunu tatlı suya döndürmeye yarayan yollar tasarlamak için çalışmaya devam ediyor. Onlar, tuzdan arındırma adı verilen bir proseste tüm tuzu gidermek için birçok araç geliştirdiler. Tuz giderme sistemleri genellikle tuz, deniz suyundan buharlaştığında, tuzu çeken bir filtre olarak görev alan ince bir filme dayanır.
Fotoğraf: Yi Zheng, Mugar Life Sciences Building’teki laboratuvarında güneş etkisiyle tuzdan arındırma için biyokütle çalışması yapıyor, 14 Ekim 2021. Zheng, okyanus suyu arıtımı için fototermal buharlaştırıcılar olarak işlev görmek üzere okyanus atıkları ve ofis atıkları ile kombine eşek arısı kovanları, sığır gübresi veya meşe ağacı / akçaağaç yaprakları gibi çiftlik atık malzemeleri kullanır.
Zheng, “Ancak bu malzemenin üretilmesi biraz pahalı ve malzemenin kendisi sürdürülebilir değil.” dedi. Üstelik “suyun tuzdan arındırılması için tüm proses elektrik tüketiyor.”
Zheng bunun üstüne düşündü, Neden tuz arıtımı için güneş ışığını kullanmıyoruz?
Onun vizyonu tuzdan arındırma tesislerine bir grup güneş panelleri kurmak değildi. Bilakis, Zheng’in daha doğrudan bir yaklaşımı vardı. Açık havalarda deniz suyuna yerleştirilecek ve güneş ışığı ile aktive olacak bir filtre tasarlamak istedi. Hem elektrik de gerekli değildi.
Gübrenin geldiği yer burasıdır.
Zheng, kötü kokan kovayı alıp laboratuvarına götürdüğünde, kendisi ve ekibi gübredeki bakterileri öldürmek için, gübreyi 1700°C’ye (3.092 Fahrenheit) kadar ısıtmaya karar verdi. Bunu yapar yapmaz, araştırmacılar toz formunda karbon ürettiklerini gördüler. Bu siyah tozu, su yüzeyinde yüzen yüksek derecede emici bir malzemeye dönüştürdükleri bir köpük yapmak için kullandılar. Güneş ışığına koyduklarında, siyah malzemenin altındaki su, buhara dönüşür ve içinden geçer.
Fotoğraf: Yi Zheng, Mugar Life Sciences Building’teki laboratuvarında tuzdan arındırma projesi için eşek arısı kovanı inceliyor.
Zheng, bu prosesin iyi bir tuzdan arındırıcı olacağı yönünde önseziye sahipti, bu yüzden teste başlamak için biraz okyanus suyu aldı. Gerçekten de gübre bazlı filtreden geçen tuzlu sudan elde edilen buhar, suya geri yoğunlaştırıldığında son derece temizdi. Sonuç olarak su o kadar tazeydi ki, Zheng bu suyun sodyum konsantrasyonlarının U.S. Environmental Protection Agency’nin (ABD Çevre Koruma Ajansı) içme suyu için belirlediği standartlardan önemli derecede düşük olduğunu söylüyor.
Gübre, Zheng ve ekibinin güneş ışığında deniz suyunu tuzdan arındırmak için kullandığı tek doğal malzeme değil. Güneş enerjisiyle uyarılan (çalışan) bir karbon filtre yapmak için kullandıkları diğer malzemeler şunları içermektedir: ağaç yaprakları, mürekkep balığı mürekkebi, yengeç ve ıstakoz kabukları, eşek arısı kovanları ve ofis kağıt atıkları. Bu yaklaşımları, Cell Reports Physical Science, ACS Applied Materials & Interfaces, ACS Omega, Nanoscale and the Journal of Materials Chemistry A. Dergilerinde, en son bir dizi yayında açıklandı.
Zheng, “Kullandığımız malzemelerin tamamı doğal ve sürdürülebilir.” diyor. “Bu doğal malzemenin performansı iyi, aynı zamanda malzeme düşük maliyetli, elde etmesi ve üretmesi kolay.”
Zheng, bu, şu anlama geliyor: Bu teknolojinin yerel toplulukları kendi tuzdan arındırma sistemlerini yapmak için güçlendirebilir ve dünya çapında içme suyuna eşitlikçi erişim yönünde ilerleme kaydetmek için önemli olabilir, diyor. “Yerli bir köyde veya kasabada basitçe bir nanofabrikasyon tesisi kuramazsınız, ama insanlar yerli bir çiftlikten basit bir şekilde gübre toplayabilir ve bunu kolayca yakabilir. Demek ki, gübre ve ağaç yapraklarının kullanımı, erişimi gerçekten de kolay kılıyor.”
Kaynak: phys.org