Sistem baru yang direka oleh jurutera MIT dapat menyediakan sumber air minum yang...

Sistem baru yang direka oleh jurutera MIT dapat menyediakan sumber air minum yang murah untuk bandar-bandar kering di seluruh dunia sambil memotong kos operasi loji kuasa.

Sekitar 39 peratus daripada semua air tawar yang dikeluarkan dari sungai, tasik dan takungan di Amerika Syarikat diperuntukkan bagi keperluan penyejukan loji janakuasa elektrik yang menggunakan bahan api fosil atau tenaga nuklear, dan sebahagian besar air itu berakhir terapung di awan wap . Tetapi sistem MIT yang baru berpotensi dapat menyelamatkan sebahagian kecil daripada air yang hilang itu - dan bahkan dapat menjadi sumber air bersih yang bersih dan aman untuk kota-kota pesisir di mana air laut digunakan untuk menyejukkan tanaman elektrik tempatan.

Prinsip di sebalik konsep baru adalah mudah menipu: Apabila udara yang kaya kabut dilepaskan dengan sebatang zarah yang dikenakan elektrik, dikenali sebagai ion, titisan air menjadi berkilau elektrik dan dengan itu dapat ditarik ke arah jaringan kabel, mirip dengan tingkap skrin, diletakkan di jalan mereka. Titisan kemudian mengumpul pada mesh itu, mengalirkan ke dalam kuali pengumpul, dan boleh digunakan semula di kilang kuasa atau dihantar ke sistem bekalan air bandar.

Sistem yang menjadi asas bagi syarikat permulaan yang dikenali sebagai Infinite Cooling yang bulan lalu memenangi Pertandingan Keusahawanan $ 100K MIT, dijelaskan dalam makalah yang diterbitkan hari ini dalam jurnal Science Advances, yang dikarang oleh Maher Damak PhD '17 dan profesor bersekutu kejuruteraan mekanikal Kripa Varanasi. Damak dan Varanasi adalah antara pendiri permulaan.

Visiasi adalah untuk membangunkan sistem pemulihan air yang sangat berkesan dengan menangkap titisan air dari kedua-dua kabus dan bulu-bulu semulajadi menara penyejukan industri. Projek ini bermula sebagai sebahagian daripada tesis doktoral Damak, yang bertujuan untuk meningkatkan kecekapan sistem penuaian kabut yang digunakan di banyak kawasan pesisir pantai yang langka sebagai sumber air yang boleh diminum. Sistem-sistem tersebut, yang umumnya terdiri daripada beberapa jenis plastik atau logam yang diletakkan secara menegak di jalan fogbanks yang secara kerap melancarkan dari laut, sangat tidak cekap, hanya menangkap sekitar 1 hingga 3 peratus titisan air yang melewatinya. Varanasi dan Damak tertanya-tanya jika ada cara untuk membuat jejak menangkap lebih banyak titisan - dan mendapati cara yang sangat mudah dan berkesan untuk melakukannya.

Sebab ketidakcekapan sistem sedia ada menjadi jelas dalam eksperimen makmal terperinci pasukan: Masalahnya adalah dalam aerodinamik sistem. Sebagai aliran udara melepasi halangan, seperti dawai dalam skrin penangkap kabut ini, aliran udara secara semulajadi menyimpang di sekeliling halangan, sama seperti udara mengalir di sekitar sayap pesawat memisahkan ke aliran yang melepasi di atas dan di bawah struktur sayap. Airstreams yang menyimpang ini membawa titisan yang menuju ke arah dawai ke tepi, kecuali mereka menuju ke arah pusat kawat.

Hasilnya adalah bahawa pecahan titisan yang ditangkap adalah jauh lebih rendah daripada pecahan kawasan pengumpulan yang diduduki oleh wayar, kerana titisan akan terhapus dari wayar yang terletak di hadapannya. Hanya membuat wayar lebih besar atau ruang di dalam mesh yang lebih kecil cenderung menjadi tidak produktif kerana ia menghalang aliran udara secara keseluruhan, menyebabkan pengurangan bersih pengumpulan.

Tetapi apabila kabus masuk mendapat zap pertama dengan balok ion, kesan sebaliknya berlaku. Bukan sahaja semua titisan yang ada di landasan wayar di atasnya, malah titisan yang bertujuan untuk lubang-lubang di jaring dapat ditarik ke arah kabel. Oleh itu, sistem ini dapat menangkap sebilangan besar titisan yang dilalui. Oleh itu, ia dapat meningkatkan kecekapan sistem penangkapan kabut secara dramatik, dan pada kos yang sangat mengejutkan. Peralatannya mudah, dan jumlah kuasa yang diperlukan adalah minimum.

Seterusnya, pasukan memberi tumpuan untuk menangkap air dari aroma menara pendinginan kilang kuasa. Di sana, arus wap air lebih pekat daripada sebarang kabus yang semulajadi, dan itu menjadikan sistem lebih berkesan. Dan kerana menangkap air yang tersejat itu sendiri adalah proses penyulingan, air yang ditangkap adalah murni, walaupun air penyejuk adalah masin atau tercemar. Pada ketika ini, Karim Khalil, seorang lagi pelajar siswazah dari makmal Varanasi menyertai pasukan itu.

"Ia air suling, yang lebih tinggi kualiti, yang kini hanya sia-sia," kata Varanasi. "Itulah yang kami cuba tangkap." Air boleh disalurkan ke sistem air minuman di bandar, atau digunakan dalam proses-proses yang memerlukan air tulen, seperti dalam dandang loji janakuasa, yang bertentangan dengan penggunaannya dalam sistem penyejukan di mana kualiti air tidak banyak.

Kilang kuasa 600 megawatt yang biasa, kata Varanasi, boleh menangkap 150 juta gelen air setahun, mewakili nilai berjuta-juta dolar. Ini mewakili kira-kira 20 hingga 30 peratus daripada air yang hilang dari menara penyejuk. Dengan penambahbaikan selanjutnya, sistem itu mungkin dapat menangkap lebih banyak output, katanya.

Lebih-lebih lagi, sejak loji kuasa sudah siap di sepanjang garis pantai yang gersang, dan banyak lagi