Dimfångande nät: systemet som samlar upp och renar vatten

I vissa områden i världen som är naturligt dimmiga och långt från vattenkällor, såsom Perus inland, Bolivia, Chile och Marocko, är det inte ovanligt att människor hänger nät utomhus för att fånga små droppar vatten som bildar diset.

Problemet med denna teknik är detvatten som samlats upp från dimma på detta sätt kan den innehålla många av de förorenande ämnen finns i atmosfären: konsekvensen är att i vissa områden, trots att hundratals liter samlas in per dag, är vattnet som utvinns ur dimman inte tillräckligt rent för att kunna drickas eller användas i matlagning.

Forskarna från Federal Polytechnic i Zürich har därför utvecklat en metod som möjliggör produktion av rent, till och med drickbart vatten, med utgångspunkt från tekniken för dimfångande nät: det nya systemet kombinerar en enda teknik samlingen och vattenrening fångad i näten.

FN-konferens för att anta en agenda för åtgärder mot vatten
Kakaons kemiska fotavtryck: en stor upptäckt för choklad

Dimfångningsnät: en gammal men förnyad teknik

De första systemen för fånga vattendroppar från dimma de går tillbaka till den förcolumbianska åldern: den första kända metoden för att samla upp vatten från dimman med hjälp av kondens bestod av att placera behållare under grenarna på några träd. De första spåren av detta insamlingssystem går tillbaka till Inkarikets år.

År 1969 teknik hade redan utvecklats till 100 kvadratmeter nätverk kapabel att leverera vatten till en hel militärbas: det ägde rum i Sydafrika, och nätverkssystemet tillät produktion av cirka 11 liter vatten per dag.

Idag projekten av vattenuppsamling via nätverk (metalliska, bambu eller andra material) är utbredda över hela världen och bidrar väsentligt till att tillfredsställa vattenbehoven i städer och bosättningar som inte har tillgång till vattenkällor av annan typ.

I länder som Peru, Bolivia och Chile det är inte ovanligt att människor hänger upp nät för att fånga vattendroppar, och detsamma händer i inlandet av Marocko och andra heta länder: i hemformat eller mer strukturerat format är tekniken välkänd och uppskattad nästan överallt.

Använder en dimfångande nät på bara några kvadratmeter kan upp till hundratals liter vatten samlas upp per dag, som kan användas för tvätt och, när förhållandena tillåter, för matlagning.

Problemet med detta system är faktiskt att vattnet som samlas upp inte alltid är tillräckligt rent för att anses drickbart.

Att tänka på vatten innebär att tänka på framtiden: att bli bättre bevarad och förvaltad
Kemins 100 stora och utmaningarna i den globala ekonomin

Reningen av vatten fångat av den mjölkaktiga meteoren

En viktig nackdel med denna metod vattenuppsamling è påverkan av luftföroreningar om vattenkvalitet: farliga ämnen som sprids i miljön hamnar också i droppar som fångas av nät.

I många av världens storstäder är luften så förorenad att vatten samlas från dimman det är inte tillräckligt rent att drickas eller användas för matlagning utan att först behandlas. Studien av forskarna av Federal Polytechnic i Zürich skapades just för att svara på denna kritiska fråga.

Tack vare en speciell beläggning baserad på polymerer och titandioxid, det dimfångande nätverket som utvecklats av forskare vid det schweiziska universitetet lyckas samtidigt samla och rena vatten.

La teknik di vattenrening är baserat på Chimica: titandioxid, förklarar forskarna, fungerar som kemisk katalysator genom att bryta ner molekylerna av olika organiska föroreningar som finns i vattnet, som därmed blir ofarliga.

"Vårt system samlar inte bara upp dimman utan behandlar också det uppsamlade vattnet", Förklarar han Ritwick Ghosh, "vilket innebär att den kan användas i områden med luftföroreningar, såsom tätbefolkade stadskärnor”. Forskaren, som kommer från Max Planck Institute for Polymer Research i Mainz, genomförde detta projekt under en längre vistelse vid ETH Zürich.

En helt ny drönare för ultrasnabba övergångar mellan luft och vatten
Den gröna kemins heliga gral: toxicitetsfria fluorkemikalier

Polymerer och nanopartiklar för att rena H20 som kommer från himlen

"Hjärtat i vårt projekt”, läser vi iartikel publicerad i Nature, ”det är ett trådnät täckt med anatas titandioxid nanopartiklar inbäddad i en polymermatris".

Med andra ord, systemet utvecklat av forskare vid Zürich yrkeshögskola består av en smalt masknät av metalltråd, belagd med en blandning av speciellt utvalda polymerer och titandioxid, ett mineralpigment som ofta används för att tillverka kosmetika.

"När det har aktiverats av solljus bryter det fotoaktiva titandioxidskiktet ner organiska molekyler som diesel, även i frånvaro av solljus”, förklarar forskarna: den enda energi som krävs från detta geniala system är en liten och regelbunden dos av UV-strålar.

I utomhustester, visar studien, visar enheten "en vattenbehandlingseffektivitet som är större än 85 procent”: den som föreslagits av ETH-forskare är därför en mycket effektiv lösning som skulle kunna göra det möjligt för hela samhällen att ta itu med problemet med vattenbrist utan att behöva tillgripa förbränning eller andra energikällor.

Ett medeltida vattenhjul för att återskapa biologisk mångfald
Utveckling av nya läkemedel, förbättrade bibliotek tack vare kemi

Passiv vattenrening: lösningen kräver ingen energi

Det nya systemet förutvinning av vatten från dimma den testades i laboratoriet och i en liten pilotanläggning i Zürich. Det kunde forskarna samla 8:an procent av vattnet i den konstgjort skapade dimman och av bryta ner 94 procent av de organiska föreningarna som hade tillsatts, inklusive diesel och kemikalien bisfenol A, som är kända för att vara hälsofarliga.

Förutom att samla upp dricksvatten från dimma skulle detta system även kunna användas lönsamt för återvinna vattnet som används i kyltorn. "I USA, där jag bor, använder vi en stor mängd färskvatten för att kyla kraftverk", Förklarar han Thomas Schutzius, då chef för ETH-projektet och nu professor vid University of California, Berkeley.

Som professorn förklarar, "Det skulle vara vettigt att fånga upp en del av detta vatten innan det kommer ut och se till att det är rent om du vill återföra det till miljön”. Tidigare forskning av Ghosh, första författare till studien, hade fokuserat just på vattenåtervinning från kyltorn.

Denna nya teknik öppnar dock upp för mycket bredare möjligheter: när det väl har installerats kräver detta system inget underhåll eller energi. Tack vare en fastighet som kallas katalytiskt minne, en halvtimmes solljus räcker för att aktivera titanoxiden i 24 timmar, som förblir aktiv även i mörker.

Det nya systemet presenterar sig därför som en ekonomisk och rationell lösning inte bara för åtgärda bristen på dricksvatten på landsbygden och i städer runt om i världen, men också för utöka potentialen av att samla vatten från dimma, en underskattad bassäng som också kan involvera storindustri.

I Schweiz skapade ett pappersbatteri med vattenbrytare
Kemins överraskningar: hur plastavfall blir tvål