Afbeeldingen gedownload van de website van het Massachusetts Institute of Technology Press Office zijn beschikbaar voor non-profitorganisaties, de media en het publiek onder een Creative Commons Attribution NonCommercial No Derivatives License.U mag de geleverde afbeeldingen niet wijzigen, tenzij ze zijn bijgesneden tot het juiste formaat.Bij het afspelen van afbeeldingen moet krediet worden gebruikt;Als het hieronder niet vermeld staat, koppel dan de afbeelding aan “MIT”.
Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology hebben een draagbaar ontziltingsapparaat ontwikkeld dat minder dan 10 kg weegt en dat deeltjes en zout verwijdert om drinkwater te produceren.
Het apparaat ter grootte van een koffer verbruikt minder stroom dan een telefoonoplader en kan ook worden gevoed door een klein draagbaar zonnepaneel dat online kan worden gekocht voor ongeveer $ 50.Het produceert automatisch drinkwater dat de normen van de Wereldgezondheidsorganisatie overtreft.De technologie is verpakt in een gebruiksvriendelijk apparaat dat werkt op dedruk op een knop.
In tegenstelling tot andere draagbare watermakers die water door een filter laten passeren, gebruikt dit apparaat elektriciteit om deeltjes uit drinkwater te verwijderen.Filtervervanging is niet nodig, waardoor de noodzaak voor langdurig onderhoud aanzienlijk wordt verminderd.
Hierdoor zou de eenheid kunnen worden ingezet in afgelegen gebieden met zeer beperkte middelen, zoals gemeenschappen op kleine eilanden of aan boord van offshore vrachtschepen.Het kan ook worden gebruikt om vluchtelingen te helpen die op de vlucht zijn voor natuurrampen of om soldaten te helpen die betrokken zijn bij langdurige militaire operaties.
“Dit is echt het hoogtepunt van een reis van tien jaar voor mij en mijn team.Door de jaren heen hebben we gewerkt aan de fysica achter verschillende ontziltingsprocessen, maar we hebben al deze vooruitgang in een doos gestopt, een systeem gebouwd en dat in de oceaan gedaan.Het was een zeer verrijkende en dankbare ervaring voor mij”, zegt senior auteur Jongyoon Han, hoogleraar elektrotechniek, computerwetenschappen en bio-engineering en lid van het Electronics Research Laboratory (RLE).
Khan werd vergezeld door eerste auteur Jungyo Yoon, RLE Fellow, Hyukjin J. Kwon, voormalig postdoctoraal fellow, Sungku Kang, postdoctoraal fellow aan de Northeastern University, en Eric Braque, US Army Combat Capabilities Development Command (DEVCOM).De studie werd online gepubliceerd in het tijdschrift Environmental Science & Technology.
Yoon legde uit dat commerciële draagbare ontziltingsinstallaties doorgaans hogedrukpompen nodig hebben om water door filters te drijven, die moeilijk te miniaturiseren zijn zonder de energie-efficiëntie van de eenheid in gevaar te brengen.
In plaats daarvan is hun apparaat gebaseerd op een techniek genaamd ionenconcentratiepolarisatie (ICP), waarmee Khan's groep ruim tien jaar geleden pionierde.In plaats van water te filteren, past het ICP-proces een elektrisch veld toe op een membraan dat zich boven en onder de waterweg bevindt.Wanneer positief of negatief geladen deeltjes, waaronder zoutmoleculen, bacteriën en virussen, door het membraan gaan, worden ze ervan afgestoten.De geladen deeltjes worden in een tweede waterstroom geleid, die uiteindelijk wordt uitgestoten.
Dit proces verwijdert opgeloste en gesuspendeerde vaste stoffen, waardoor schoon water door de kanalen kan stromen.Omdat er slechts een lagedrukpomp nodig is, verbruikt ICP minder energie dan andere technologieën.
Maar ICP verwijdert niet altijd al het zout dat midden in de geul drijft.Daarom implementeerden de onderzoekers een tweede proces, elektrodialyse genaamd, om de resterende zoutionen te verwijderen.
Yun en Kang gebruikten machine learning om de perfecte combinatie van ICP- en elektrodialysemodules te vinden.De optimale opstelling bestaat uit een tweetraps ICP-proces waarbij water in de eerste fase door zes modules stroomt, vervolgens door drie modules in de tweede fase, gevolgd door een elektrodialyseproces.Dit minimaliseert het energieverbruik en maakt het proces zelfreinigend.
“Hoewel het waar is dat sommige geladen deeltjes kunnen worden opgevangen door het ionenuitwisselingsmembraan, kunnen we, als ze vastzitten, de geladen deeltjes gemakkelijk verwijderen door simpelweg de polariteit van het elektrische veld te veranderen”, legt Yun uit.
Ze hebben de ICP- en elektrodialysemodules verkleind en opgeborgen om hun energie-efficiëntie te verbeteren en ze in draagbare eenheden te laten passen.Onderzoekers hebben een apparaat ontwikkeld waarmee niet-specialisten het proces van automatische ontzilting en reiniging met slechts één apparaat kunnen startenknop.Zodra het zoutgehalte en het aantal deeltjes onder bepaalde drempels vallen, waarschuwt het apparaat gebruikers dat het water klaar is om te drinken.
De onderzoekers creëerden ook een smartphone-app die het apparaat draadloos bestuurt en realtime gegevens rapporteert over het energieverbruik en het zoutgehalte van het water.
Na laboratoriumexperimenten met water met verschillende graden van zoutgehalte en troebelheid (troebelheid), werd het apparaat in het veld getest op Carson Beach in Boston.
Yoon en Kwon zetten de bak op de oever en lieten de voerbak in het water vallen.Na ongeveer een half uur vulde het apparaat een plastic bekertje met schoon drinkwater.
“Het was heel spannend en verrassend dat het al bij de eerste lancering succesvol was.Maar ik denk dat de belangrijkste reden voor ons succes de opeenstapeling is van al deze kleine verbeteringen die we gaandeweg hebben aangebracht, 'zei Khan.
Het resulterende water overtreft de kwaliteitsnormen van de Wereldgezondheidsorganisatie en de installatie vermindert de hoeveelheid zwevende vaste stoffen met minstens tien keer.Hun prototype produceert drinkwater met een snelheid van 0,3 liter per uur en verbruikt slechts 20 wattuur per liter.
Volgens Khan is een van de grootste uitdagingen bij het ontwikkelen van een draagbaar systeem het creëren van een intuïtief apparaat dat iedereen kan gebruiken.
Yoon hoopt de technologie te commercialiseren via een startup die hij wil lanceren om het apparaat gebruiksvriendelijker te maken en de energie-efficiëntie en prestaties te verbeteren.
In het laboratorium wil Khan de lessen die hij de afgelopen tien jaar heeft geleerd, toepassen op waterkwaliteitsproblemen die verder gaan dan ontzilting, zoals de snelle detectie van verontreinigingen in drinkwater.
“Het is absoluut een spannend project en ik ben trots op de vooruitgang die we tot nu toe hebben geboekt, maar er is nog veel werk aan de winkel”, zei hij.
Terwijl bijvoorbeeld “de ontwikkeling van draagbare systemen die gebruik maken van elektromembraanprocessen een originele en interessante manier is voor off-grid kleinschalige waterontzilting”, kunnen de effecten van vervuiling, vooral als het water een hoge troebelheid heeft, de onderhoudsvereisten en de energiekosten aanzienlijk verhogen. , merkt Nidal Hilal op, prof.ingenieur en directeur van het Abu Dhabi Water Research Center aan de New York University, die niet bij het onderzoek betrokken was.
“Een andere beperking is het gebruik van dure materialen”, voegde hij eraan toe."Het zal interessant zijn om vergelijkbare systemen te zien die goedkope materialen gebruiken."
De studie werd gedeeltelijk gefinancierd door het DEVCOM Soldier Center, het Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Laboratory (J-WAFS), het Northeastern University Postdoctoral Fellowship Program in Experimental Artificial Intelligence en het Ru Institute of Artificial Intelligence.
Onderzoekers van het Electronics Research Laboratory van MIT hebben een draagbare watermaker ontwikkeld die zeewater in veilig drinkwater kan veranderen, aldus Ian Mount van Fortune.Mount schrijft dat onderzoekswetenschapper Jongyun Khan en afgestudeerde student Bruce Crawford Nona Technologies hebben opgericht om het product op de markt te brengen.
Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology “hebben een vrij zwevend ontziltingsapparaat ontwikkeld dat bestaat uit meerdere lagen verdampers die warmte terugwinnen uit de condensatie van waterdamp, waardoor de algehele efficiëntie wordt vergroot”, meldt Neil Nell Lewis van CNN."De onderzoekers suggereren dat het kan worden geconfigureerd als een drijvend paneel op zee, dat zoet water naar de kust kan leiden, of dat het kan worden ontworpen om één huishouden te bedienen door het in een zeewatertank te gebruiken", schreef Lewis.
MIT-onderzoekers hebben een draagbaar ontziltingsapparaat ter grootte van een koffer ontwikkeld dat zout water in drinkwater kan veranderendruk op een knop, meldt Elisaveta M. Brandon van Fast Company.Het apparaat zou “een essentieel hulpmiddel kunnen zijn voor mensen op afgelegen eilanden, offshore vrachtschepen en zelfs vluchtelingenkampen dicht bij water”, schreef Brandon.
Motherboard-verslaggever Audrey Carlton schrijft dat MIT-onderzoekers “een filterloos, draagbaar ontziltingsapparaat hebben ontwikkeld dat door zonne-energie gegenereerde elektrische velden gebruikt om geladen deeltjes zoals zout, bacteriën en virussen af te buigen.”Schaarste is voor iedereen een groeiend probleem als gevolg van de stijgende zeespiegel.We willen geen sombere toekomst, maar we willen mensen helpen zich daarop voor te bereiden.”
Een nieuw draagbaar ontziltingsapparaat op zonne-energie, ontwikkeld door MIT-onderzoekers, kan drinkwater producerenaanraking van een knop, aldus Tony Ho Tran van The Daily Beast.“Het apparaat is niet afhankelijk van filters zoals conventionele watermakers”, schreef Tran.“In plaats daarvan elektrocuteert het het water om mineralen, zoals zoutdeeltjes, uit het water te verwijderen.”