Efectul Marangoni poate fi folosit pentru a obține apă proaspătă din ocean

Un studiu realizat la Politecnico di Torino, în colaborare cu Massachusetts Institute of Technology (cu), și publicat în revista Energy and Environment Science, este un dispozitiv de desalinizare solară capabil să elimine spontan sarea acumulată. În viitor, această descoperire ar putea duce la dezvoltarea unor sisteme durabile de desalinizare cu eficiență durabilă în timp.

Calcaiul lui Ahile al tehnologiilor de desalinizare a apei este cristalizarea particulelor de sare din diferitele componente ale dispozitivului. Acest fenomen de blocare determină o scădere a performanței în timp, limitând astfel durabilitatea acestor dispozitive. Abordarea acestei probleme este importantă pentru a asigura o producție continuă de apă proaspătă în timp. Recent, au fost propuse materiale nanostructurate inovatoare cu proprietăți anti-blocante, cu potențialul de a limita acumularea de sare. Cu toate acestea, costul ridicat al acestor materiale face dificilă producerea prototipurilor comerciale pe scară largă.

Pe baza acestei probleme, o echipă de ingineri de la Departamentul de Energie al Politecnico di Torino (SMaLL), în colaborare cu Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT), a studiat amănunțit mecanismele care stau la baza transportului particulelor de sare în echipamentele din desalinizare. Studiul a început după ce a observat o discrepanță între observațiile experimentale și modelele teoretice clasice ale transportului de sare. În special, inginerii Politecnico di Torino, după mai bine de doi ani de cercetări numerice și de laborator finanțate de Compagnia di San Paolo (proiectul MITOR) și CleanWaterCenter (CWC), au arătat că această schimbare majoră în transportul de sare se datorează a așa-numitului efect Marangoni. Pe baza acestei descoperiri, cercetătorii de la Politecnico di Torino (Matteo Morciano, Matteo Fasano, Eliodoro Chiavazzo și Pietro Asinari, care deține și funcția de director științific al Institutului Național de Cercetări Metrologice – INRiM) și MIT (Svetlana V. Boriskina) au a creat un prototip capabil să desalinizeze apa de mare într-un mod stabil și să îndepărteze spontan sarea acumulată în timpul funcționării.

Efectul Marangoni este, de asemenea, un fenomen prezent în natură, care poate fi observat în viața de zi cu zi: „Într-o soluție apoasă, moleculele lichide interacționează între ele prin legături intermoleculare care generează forțe numite„ forțe de coeziune ”. Două soluții cu concentrații diferite vor avea forțe de coeziune diferite. Prezența acestei modificări a concentrației și, prin urmare, a forțelor de coeziune, face ca fluidul să curgă departe de regiunile cu concentrație scăzută, generând un proces de remixare. Acest efect este responsabil pentru „lacrimile” de vară care sunt observate pe pereții de sticlă atunci când sunt agitați. Efectul Marangoni, datorat unei modificări a concentrației în lichid, poate fi prelucrat și utilizat pentru a crește remixarea soluțiilor cu concentrații diferite. În instalația noastră de desalinizare (unde soluțiile tratate se bazează pe apă de mare în diferite concentrații), acest fenomen permite evitarea acumulării de sare în evaporator, asigurând o productivitate continuă și stabilă a apei distilate și păstrând ingredientele care vor deteriora. Prin urmare, strategia noastră a fost să creăm un dispozitiv capabil să profite din plin de acest efect, realizând un pas în continuare către viitoarele aplicații comerciale ale dispozitivului “, explică Matteo Morciano, cercetător în cadrul Departamentului de Energie al Politecnico di Torino și autor al prima cercetare.

În versiunea actuală și având în vedere o zonă de absorbție a energiei solare de aproximativ un metru pătrat, dispozitivul de desalinizare poate furniza mai mult de 15 litri de apă pe zi. Mai mult, datorită efectului Marangoni, procesul de eliminare a sării este de până la 100 de ori mai rapid decât previziunile bazate pe difuzie spontană, favorizând astfel o restabilire rapidă a proprietăților ingredientelor.

Rezultatele acestei cercetări, publicate în prestigioasa revistă Știința energiei și a mediului, poate avea implicații semnificative pentru proiectarea unei noi generații de materiale și echipamente de desalinizare, permițându-le să se curățe „spontan” de sare acumulată și garantând o performanță consecventă și pe termen lung. În prezent se desfășoară cercetări suplimentare la Politecnico di Torino CleanWaterCenter, cu scopul de a face prototipul industrializabil și agil.

Referință: „Distilator solar pasiv cu productivitate ridicată și respingere a sării, dirijat de efectul Marangoni” de Matteo Morciano, Matteo Fasano, Svetlana V. Boriskina, Eliodoro Chiavazzo și Pietro Asinari, 14 septembrie 2020, Știința energiei și a mediului.
DOI: 10.1039 / D0EE01440K

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Apneea obstructivă în somn este frecventă la persoanele cu tulburări cognitive – este tratabilă

O tulburare de somn tratabilă în mod obișnuit la persoanele cu probleme de gândire și memorie. Apnee obstructivă în somn - respirația se oprește de...

Oamenii de știință dezvăluie cheia creșterii musculare adecvate

Analiza imunofluorescenței unui grup de celule stem proliferante asociate cu fibre musculare (gri). Celulele stem produc Dll1 (roșu) și MyoD (verde). Două...

ExoMars Orbiter surprinde fermitatea la locul de aterizare al craterului Mars Jezero

ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter a observat vehiculul NASA Perseverance Mars 2020, împreună cu o parașută și o carapace spate, un scut termic și o...

Reglarea cuantică în grafen avansează era comunicațiilor fără fir Terahertz de mare viteză

Tunelare cuantică. Credit: Daria Sokol / Biroul de presă MIPT Oamenii de știință de la MIPT, Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova și Universitatea...

Utilizarea moleculelor vibrante pentru a investiga proprietățile undelor materiei

Ionii moleculari HD + (perechi de puncte galbene și roșii) într-o capcană de ioni (gri) sunt iradiați de o undă laser (roșu). Acest...

Newsletter

Subscribe to stay updated.