એમઆઈટી એન્જિનિયરો અને સહયોગીઓએ સૌર-સંચાલિત વિકાસ કર્યો ડિસેલિનેશન ઉપકરણ કે જે અન્ય ડિઝાઈનના સોલ્ટ-ક્લોગિંગ મુદ્દાઓને ટાળે છે.
MIT અને ચીનમાં એન્જિનિયરો સમુદ્રથી પ્રેરિત અને સૂર્ય દ્વારા સંચાલિત સંપૂર્ણપણે નિષ્ક્રિય ઉપકરણ વડે દરિયાના પાણીને પીવાના પાણીમાં ફેરવવાનું લક્ષ્ય રાખે છે.
જર્નલમાં દેખાતા પેપરમાં જુલ, ટીમ નવી સૌર ડિસેલિનેશન સિસ્ટમની ડિઝાઇનની રૂપરેખા આપે છે જે મીઠું પાણી લે છે અને તેને કુદરતી સૂર્યપ્રકાશથી ગરમ કરે છે.
ડિસેલિનેશન ડિવાઈસનું રૂપરેખાંકન પાણીને દરિયાના ખૂબ મોટા "થર્મોહેલાઈન" પરિભ્રમણની જેમ ઘૂમરાતો એડીઝમાં ફરવા દે છે. આ પરિભ્રમણ, સૂર્યની ગરમી સાથે મળીને, પાણીનું બાષ્પીભવન કરે છે, મીઠું પાછળ છોડી દે છે. પરિણામી પાણીની વરાળને પછી ઘનીકરણ કરી શુદ્ધ, પીવાલાયક પાણી તરીકે એકત્રિત કરી શકાય છે.
આ દરમિયાન, બાકી રહેલું મીઠું સિસ્ટમમાં એકઠું થવા અને ભરાઈ જવાને બદલે ઉપકરણમાંથી અને તેની બહાર ફરતું રહે છે.
નવી ડિસેલિનેશન સિસ્ટમમાં હાલમાં ચકાસાયેલ અન્ય તમામ નિષ્ક્રિય સૌર ડિસેલિનેશન વિભાવનાઓ કરતાં ઉચ્ચ જળ-ઉત્પાદન દર અને ઉચ્ચ મીઠું-અસ્વીકાર દર છે.
સંશોધકોનો અંદાજ છે કે જો સિસ્ટમને નાના સૂટકેસના કદ સુધી માપવામાં આવે, તો તે પ્રતિ કલાક લગભગ 4 થી 6 લિટર પીવાનું પાણી ઉત્પન્ન કરી શકે છે અને રિપ્લેસમેન્ટ ભાગોની જરૂર પડે તે પહેલાં ઘણા વર્ષો સુધી ચાલે છે. આ સ્કેલ અને કામગીરી પર, સિસ્ટમ નળના પાણી કરતાં સસ્તું હોય તેવા દર અને કિંમતે પીવાનું પાણી ઉત્પન્ન કરી શકે છે.
"પ્રથમ વખત, સૂર્યપ્રકાશ દ્વારા ઉત્પાદિત પાણી, નળના પાણી કરતાં પણ સસ્તું હોઈ શકે છે," એમઆઈટીની ઉપકરણ સંશોધન પ્રયોગશાળાના સંશોધન વૈજ્ઞાનિક લેનન ઝાંગ કહે છે.
ટીમ એક નાના પરિવારની દૈનિક જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે એક સ્કેલ-અપ ડિસેલિનેશન ડિવાઇસની નિષ્ક્રિય રીતે પૂરતું પીવાનું પાણી ઉત્પન્ન કરી શકે તેવી કલ્પના કરે છે. સિસ્ટમ ઑફ-ગ્રીડ, દરિયાકાંઠાના સમુદાયોને પણ સપ્લાય કરી શકે છે જ્યાં દરિયાનું પાણી સરળતાથી સુલભ છે.
ઝાંગના અભ્યાસના સહ-લેખકોમાં MIT સ્નાતક વિદ્યાર્થી યાંગ ઝોંગ અને એવલિન વાંગ, એન્જિનિયરિંગના ફોર્ડ પ્રોફેસર, જિન્તોંગ ગાઓ, જિનફાંગ યુ, ઝાન્યુ યે, રુઝુ વાંગ અને ચીનની શાંઘાઈ જિયાઓ ટોંગ યુનિવર્સિટીના ઝેન્યુઆન ઝુનો સમાવેશ થાય છે.
એક શક્તિશાળી સંવહન
ટીમની નવી ડિસેલિનેશન સિસ્ટમ તેમના પર સુધારે છે અગાઉની ડિઝાઇન - બહુવિધ સ્તરોનો સમાન ખ્યાલ, જેને સ્ટેજ કહેવાય છે. દરેક તબક્કામાં બાષ્પીભવન કરનાર અને કન્ડેન્સરનો સમાવેશ થતો હતો જે આવતા પાણીમાંથી નિષ્ક્રિય રીતે મીઠાને અલગ કરવા માટે સૂર્યની ગરમીનો ઉપયોગ કરે છે.
તે ડિઝાઇન, જે ટીમે MIT બિલ્ડિંગની છત પર પરીક્ષણ કર્યું હતું, તે સૂર્યની ઊર્જાને પાણીનું બાષ્પીભવન કરવા માટે અસરકારક રીતે રૂપાંતરિત કરે છે, જે પછી પીવાલાયક પાણીમાં ઘનીકરણ કરવામાં આવ્યું હતું.
પરંતુ જે મીઠું બચ્યું હતું તે સ્ફટિકો તરીકે ઝડપથી સંચિત થયું જેણે થોડા દિવસો પછી સિસ્ટમને ભરાઈ ગઈ. વાસ્તવિક-વિશ્વના સેટિંગમાં, વપરાશકર્તાને વારંવારના ધોરણે તબક્કાઓ મૂકવા પડશે, જે સિસ્ટમની એકંદર કિંમતમાં નોંધપાત્ર વધારો કરશે.
અનુવર્તી પ્રયાસમાં, તેઓ ઉકેલ ઘડી કાઢ્યો સમાન સ્તરવાળી રૂપરેખાંકન સાથે, આ વખતે વધારાની વિશેષતા સાથે જે આવનારા પાણી તેમજ બાકી રહેલા કોઈપણ મીઠાને પરિભ્રમણ કરવામાં મદદ કરે છે. જ્યારે આ ડિઝાઇને ઉપકરણ પર મીઠું સ્થાયી થવાથી અને એકઠું થતું અટકાવ્યું હતું, તે પ્રમાણમાં ઓછા દરે પાણીને ડિસેલિનેટ કરે છે.
નવીનતમ પુનરાવૃત્તિમાં, ટીમ માને છે કે તે ડિસેલિનેશન સિસ્ટમ ડિઝાઇન પર ઉતરી છે જે ઉચ્ચ પાણી-ઉત્પાદન દર અને ઉચ્ચ મીઠું અસ્વીકાર બંને પ્રાપ્ત કરે છે, જેનો અર્થ છે કે સિસ્ટમ વિસ્તૃત સમયગાળા માટે ઝડપથી અને વિશ્વસનીય રીતે પીવાના પાણીનું ઉત્પાદન કરી શકે છે.
તેમની નવી ડિઝાઇનની ચાવી એ તેમના અગાઉના બે વિભાવનાઓનું સંયોજન છે: બાષ્પીભવક અને કન્ડેન્સર્સની મલ્ટિ-સ્ટેજ સિસ્ટમ, જે દરેક તબક્કામાં પાણી - અને મીઠાના પરિભ્રમણને વધારવા માટે પણ ગોઠવવામાં આવી છે.
"અમે હવે વધુ શક્તિશાળી સંવહનનો પરિચય આપીએ છીએ, જે આપણે સામાન્ય રીતે સમુદ્રમાં કિલોમીટર-લાંબા ભીંગડામાં જોઈએ છીએ તેના જેવું જ છે," ઝુ કહે છે.
ટીમની નવી પ્રણાલીમાં ઉત્પન્ન થયેલ નાના પરિભ્રમણ સમુદ્રમાં "થર્મોહાલાઇન" સંવહન સમાન છે - એક ઘટના જે સમગ્ર વિશ્વમાં પાણીની હિલચાલને ચલાવે છે, જે દરિયાના તાપમાન ("થર્મો") અને ખારાશ ("હેલાઇન" માં તફાવતને આધારે છે. ).
“જ્યારે દરિયાઈ પાણી હવાના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે સૂર્યપ્રકાશ પાણીને બાષ્પીભવન તરફ દોરી જાય છે. એકવાર પાણી સપાટી છોડી દે છે, મીઠું રહે છે. અને મીઠાની સાંદ્રતા જેટલી વધારે છે, તેટલું પ્રવાહી પ્રવાહી અને આ ભારે પાણી નીચે તરફ વહેવા માંગે છે," ઝાંગ સમજાવે છે.
"નાના બોક્સમાં આ કિલોમીટર-વ્યાપી ઘટનાની નકલ કરીને, અમે મીઠાને નકારવા માટે આ સુવિધાનો લાભ લઈ શકીએ છીએ."
બહાર ટેપીંગ
ટીમની નવી ડિઝાઈનનું હાર્દ એ એક સ્ટેજ છે જે પાતળા બોક્સ જેવું લાગે છે, જેમાં ટોચની ડાર્ક સામગ્રી છે જે સૂર્યની ગરમીને અસરકારક રીતે શોષી લે છે. અંદર, બૉક્સને ઉપર અને નીચે વિભાગમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.
ઉપરના અડધા ભાગમાંથી પાણી વહી શકે છે, જ્યાં છત બાષ્પીભવક સ્તર સાથે રેખાંકિત હોય છે જે સૂર્યની ગરમીનો ઉપયોગ ગરમ કરવા અને સીધા સંપર્કમાં આવતા કોઈપણ પાણીને બાષ્પીભવન કરવા માટે કરે છે. પાણીની વરાળને પછી બોક્સના નીચેના અડધા ભાગમાં ફનલ કરવામાં આવે છે, જ્યાં કન્ડેન્સિંગ લેયર વરાળને મીઠું-મુક્ત, પીવા યોગ્ય પ્રવાહીમાં હવામાં ઠંડુ કરે છે.
સંશોધકોએ આખા બૉક્સને મોટા, ખાલી જહાજની અંદર એક નમેલા પર સેટ કર્યું, પછી બૉક્સના ઉપરના અડધા ભાગમાંથી એક ટ્યુબને વહાણના તળિયેથી જોડ્યું, અને જહાજને ખારા પાણીમાં તરતું મૂક્યું.
આ રૂપરેખાંકનમાં, પાણી કુદરતી રીતે ટ્યુબ દ્વારા અને બોક્સમાં ધકેલાઈ શકે છે, જ્યાં બોક્સનું નમવું, સૂર્યની થર્મલ ઉર્જા સાથે મળીને, પાણીને વહેતી વખતે ઘૂમવા માટે પ્રેરિત કરે છે. નાની એડીઝ પાણીને ઉપરના બાષ્પીભવન થર સાથે સંપર્કમાં લાવવામાં મદદ કરે છે જ્યારે મીઠાને પરિભ્રમણ કરતી રહે છે, સ્થાયી થવા અને ભરાઈ જવાને બદલે.
ટીમે એક, ત્રણ અને 10 તબક્કાઓ સાથે આ ડિસેલિનેશન ડિવાઇસના અનેક પ્રોટોટાઇપ બનાવ્યા અને કુદરતી દરિયાઈ પાણી અને સાત ગણું ખારું પાણી સહિત વિવિધ ખારાશવાળા પાણીમાં તેમની કામગીરીનું પરીક્ષણ કર્યું.
આ પરીક્ષણોમાંથી, સંશોધકોએ ગણતરી કરી કે જો દરેક તબક્કાને ચોરસ મીટર સુધી માપવામાં આવે, તો તે કલાક દીઠ 5 લિટર પીવાનું પાણી ઉત્પન્ન કરશે, અને સિસ્ટમ ઘણા વર્ષો સુધી મીઠું એકઠા કર્યા વિના પાણીને ડિસેલિનેટ કરી શકે છે.
આ વિસ્તૃત જીવનકાળને જોતાં, અને હકીકત એ છે કે સિસ્ટમ સંપૂર્ણપણે નિષ્ક્રિય છે, જેને ચલાવવા માટે વીજળીની જરૂર નથી, ટીમનો અંદાજ છે કે સિસ્ટમ ચલાવવાનો એકંદર ખર્ચ યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં નળના પાણીના ઉત્પાદન માટે જે ખર્ચ થાય છે તેના કરતાં સસ્તો હશે.
"અમે બતાવીએ છીએ કે આ ઉપકરણ લાંબુ આયુષ્ય હાંસલ કરવામાં સક્ષમ છે," ઝોંગ કહે છે. “તેનો અર્થ એ છે કે, પ્રથમ વખત, સૂર્યપ્રકાશ દ્વારા ઉત્પાદિત પીવાનું પાણી નળના પાણી કરતાં સસ્તું હોઈ શકે છે. આ વાસ્તવિક દુનિયાની સમસ્યાઓને ઉકેલવા માટે સૌર ડિસેલિનેશનની શક્યતા ખોલે છે.”
"આ એક ખૂબ જ નવીન અભિગમ છે જે ડિસેલિનેશનના ક્ષેત્રમાં મુખ્ય પડકારોને અસરકારક રીતે ઘટાડે છે," ગુઇહુઆ યુ કહે છે, જેઓ ઑસ્ટિન ખાતે યુનિવર્સિટી ઓફ ટેક્સાસમાં ટકાઉ પાણી અને ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલી વિકસાવે છે, અને સંશોધનમાં સામેલ ન હતા.
“ઉચ્ચ ખારા પાણી સાથે સંઘર્ષ કરતા પ્રદેશો માટે આ ડિઝાઇન ખાસ કરીને ફાયદાકારક છે. તેની મોડ્યુલર ડિઝાઇન તેને ઘરગથ્થુ પાણીના ઉત્પાદન માટે ખૂબ જ યોગ્ય બનાવે છે, વ્યક્તિગત જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માપનીયતા અને અનુકૂલનક્ષમતા માટે પરવાનગી આપે છે.”
જેનિફર ચુ દ્વારા લખાયેલ