Ученые разработали портативное устройство на основе микроканалов, способное разделить поток морской воды на наноразмерные потоки соленой и пресной воды, что может быть использовано для создания портативных устройств для опреснения воды с низким энергопотреблением и большой эффективностью, сообщается в статье исследователей, опубликованной в он-лайн выпуске журнала Nature Nanotechnology.

Если на основе разработки ученых удастся создать полноценное портативное приспособление, объединяющее в себе 1,6 тысячи микроканалов, способных уместиться на площади в 20 квадратных сантиметров, то оно будет способно, питаясь энергией обычной батарейки или солнечной панели, очищать от соли и примесей примерно 300 миллилитров морской воды в минуту.

Морская вода поступает в Y-образный канал (красный цвет) справа,
опресненная выходит через нижную часть слева

Авторы исследования, группа ученых под руководством Онгюна Хана (Jongyoon Han) из Массачусетского технологического института в США, полагает, что их разработка не сможет прийти на смену большим станциям по опреснению воды, используемым по всему миру и производящим воду для больших населенных пунктов, однако может найти применение в тех случаях, когда пресную воду нужно добыть в полевых условиях или в условиях чрезвычайной ситуации.

Большинство станций по опреснению воды по всему миру используют в своей работе принцип обратного осмоса, согласно которому соленая морская вода под давлением пропускается через систему фильтров, на последней стадии проходя через мембрану, отделяющую молекулы воды от более крупных ионов солей, растворенных в ней. Этот энергозатратный процесс требует создания больших станций по очистке воды, так как в малых масштабах является неэффективным.

В своей работе команда Хана использовала иной принцип, называемый принципом поляризации ионного канала. Согласно этой разработке поток морской воды пропускается через микроканал, в конце которого к нему прикладывается электрическое поле. Это воздействие заставляет ионы, находящиеся в потоке, отделиться к одной из сторон потока воды, оставляя с другой стороны поток чистой пресной воды. Если сразу после участка, на котором происходит электрическое отделение ионов от воды, микропоток воды разделить на два, то можно получить один поток, пересыщенный ионами соли, а второй – поток пресной воды.

В своей публикации авторы исследования показали, что таким же электрическим способом можно отделить воду и от бактерий и вирусов и других заряженных биологических частиц и на финальном этапе очистки ее придется пропустить только через угольный фильтр, чтобы отделить органические компоненты, не поддающиеся воздействию электрического поля.

Теперь перед учеными стоит задача создания коммерчески приемлемой технологии производства микрочипов, содержащих сотни или тысячи подобных микроканалов, способных создавать большие потоки очищенной пресной воды.