گل رز، الهام بخش راهی هوشمندانه برای جمع آوری و تصفیه آب است

رز با قطرات باران
اعتبار: © Acik / Adobe Stock
 

گل رز ممکن است یکی از مشهورترین نمادهای ظرافت عشق در فرهنگ عوام باشد، اما اکنون این گل می تواند ارزشی بیش از صرفاً ارزش نمادینش داشته باشد. یک وسیله جدید برای جمع آوری و تصفیه آب از یک گل رز الهام گرفته است، و در حالی که بیشتر مهندسی شده است تا جادو، پیشرفتی چشمگیر در روش های جاری است. هر ساختار گل مانند کمتر از 2 سنت قیمت دارد و می تواند بیش از نیم گالن آب در هر ساعت در هر متر مربع تولید کند.
 
یک تیم تحت هدایت پروفسور دونگلی (اِما) فَن در دپارتمان واکر مهندسی مکانیک از مدرسه مهندسی کاکرل، یک رویکرد جدید به تبخیر خورشیدی برای تولید آب ایجاد کرده است – که تکنیکی است که در آن از انرژی خورشیدی برای جدا کردن نمک و سایر ناخالصی ها از آب از طریق تبخیر استفاده می کند.
 
در مقاله ای منتشر شده در مجله مواد پیشرفته، نویسندگان طرح ریزی می کنند که چگونه یک رز اریگامی الهام بخش بوده است برای توسعه یک نوع جدید از سیستم تبخیر خورشیدی ساخته شده از صفحات کاغذ سیاه لایه لایه شده که شکل گلبرگ به آنها داده شده است. متصل به یک لوله‌ی ساقه مانند که آب تصفیه نشده را از هر منبع آبی جمع آوری می کند، شکل رز سه بعدی، جمع آوری و نگهداری مایع بیشتر را برای این ساختار آسان تر می سازد.
 
تکنولوژی های رایج تبخیر خورشیدی معمولا گران و بزرگ هستند و نتایج محدودی را تولید می کنند. روش تیم استفاده از مواد ارزان قیمت قابل حمل و سبک وزن است. و ضمناً، این ساختار همچنین درست شبیه یک رز دارای گلبرگ های سیاه در یک سبوی شیشه ای به نظر می رسد.
 
افرادی که در این زمینه می دانند، به طور دقیق تر آن را به عنوان یک سیستم واحد قابل حمل و نقل کنترل شده در فشار پایین جمع آوری تبخیری خورشیدی توصیف می کنند. اما شباهت آن به گل تصادفی نیست.
 
فَن گفت: "ما به دنبال یافتن راه های کارآمدتری بودیم برای به کار بردن تکنیک تبخیر خورشیدی برای تولید آب با استفاده از کاغذ فیلتر شده سیاه پوشش داده شده با نوع خاصی پلیمر، که به عنوان پلی پیرول شناخته می شود."
 
پلی پیرول یک ماده شناخته شده برای خواص فوتوگرمایی‌اش است، به این معنی است که این ماده به خصوص در تبدیل نور خورشیدی به حرارت گرمایی خوب است.
 
فن و تیم او با تعدادی از روش های مختلف برای شکل دادن کاغذ آزمایش کردند تا ببینند بهترین آنها برای دستیابی به سطوح نگهداری آب بهینه کدام است. آنها با قرار دادن لایه های گرد تکی از کاغذ پوشش داده شده به صورت تخت روی زمین تحت نور مستقیم خورشید شروع کردند. ورق های منفرد به عنوان جمع کننده های آب، امید بخش بودند اما آب جمع آوری شده در مقادیر کافی نبود. بعد از وررفتن با چند شکل دیگر، فَن از کتابی که در دبیرستان خوانده بود الهام گرفت. اگر چه فی نفسه در مورد گلهای رز نبود، کتاب "لاله سیاه" نوشته شده توسط الکساندر دوما به او این ایده را داد که سعی کند از یک شکل گل مانند استفاده کند و گل رز را ایده آل یافت. ساختار آن اجازه می داد که نسبت به سایر شکل های گلی، نور خورشید مستقیم تر به آن بتابد و به مواد فوتوگرمایی برخورد کند - با بازتاب های داخلی بیشتر – و همچنین سطوحی وسیع را برای پراکندگی بخار آب از ماده فراهم می کرد.
 
این دستگاه آب را از طریق لوله ساقه مانند خود جمع می کند – و آن را به ساختار گل مانند در بالا تغذیه می کند. این دستگاه هرگونه آلودگی ناشی از فلزات سنگین و باکتری ها را مرتفع می کند همچنین می تواند قطره های باران را که از بالا می آیند جمع آوری کند. آب راه خود را به گلبرگ ها پیدا می کند، جایی که ماده پلیپیرول پوشش داده شده روی گل، آب را به بخار تبدیل می کند. ناخالصی ها به طور طبیعی از آب، به هنگام چگالش در این روش، جدا می شوند.
 
دکتر وِیگو لی، نامزد آزمایشگاه فن و نویسنده راهبر در مقاله، گفت: "ما سیستم واحد تصفیه – جمع آوری را طراحی کردیم تا شامل یک نقطه اتصال برای یک پمپ کم فشار باشد برای کمک به چگالش مؤثرتر آب." "هنگامی که آب چگالیده می شود، بلونی شیشه ای جمع و جور و محکم و امنی برای ذخیره آب تمیز طراحی شده است."
 
این دستگاه هرگونه آلودگی ناشی از فلزات سنگین و باکتری ها را مرتفع می کند و نمک را از آب دریایی حذف می کند و آب تمیزی را مطابق با الزامات استاندارد آشامیدنی تعیین شده توسط سازمان بهداشت جهانی تولید می کند.
 
لی گفت که "طراحی منطقی ما و تولید کم هزینه مواد فوتو گرمابی اریگامی سه بعدی ارائه دهنده یک سیستم قابل حمل و نقل کم فشار تبخیر – جمع آوری خورشیدی است که در نوع خود اول است." "این می تواند الهام بخش نمونه های جدیدی از فن آوری های تبخیر خورشیدی در تولید آب پاک برای افراد و خانه ها باشد."
 
به منظور امید داشتن به چنین تکنولوژی هایی به این مطلب اشاره می شود: بسیاری از روش های تصفیه آب امروز به فیلترها و مواد شیمیایی نیاز دارند که نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارند. با این حال، میلیون ها نفر در مناطقی زندگی می کنند که دسترسی محدودی به این مواد دارند و این منجر به تحقیقات جدید در مورد استفاده از پلاسماها برای تصفیه آب شده است. بسیاری از روش های مبتنی بر پلاسما گران هستند، اما یک کلاس جدید از دستگاه های پلاسما ممکن است این وضع را تغییر دهد. محققان در حال مطالعه نوع جدیدی از ژنراتور پلاسما برای تصفیه آب بوده اند.
 
منبع: دانشگاه تگزاس در آستین