محققان موفق شدند با استفاده از نور خورشید آب را با بازدهی بالا تصفیه کنند. در این روش، از کاغذی با ساختار کربنی به شکل مثلث، هم برای جذب و هم تبخیر آب استفاده می‌شود.
اندیشه استفاده از انرژی خورشید برای تبخیر و خالصسازی آب به دوران باستان باز میگردد. ارسطو، فیلسوف مصری به چنین فرآیندی ۲۰۰۰ سال پیش اشاره کرده و در حال حاضر نیز ایده استفاده از نور خورشید یکی از گزینههای مهم در تأمین انرژی مورد نیاز پروژههاست.
اخیراً پروژه‌ای مشترک بین دانشگاه UB، دانشگاه فودان در چین و دانشگاه ویسکانسین-مدیسون انجام شده که هزینههای آن توسط بنیاد ملی علوم (NSF) تأمین می‌شود. دستگاههای تقطیر خورشیدی مدتهاست که وجود دارند. این دستگاهها از گرمای خورشید برای تبخیر آب استفاده می‌کنند؛ نمک، باکتری و آلودگیها را از آب جدا می‌کنند، سپس بخار آب تصفیه‌شده را خنک کرده و به حالت مایع برمی‌گرداند که در ظرفی به‌صورت جداگانه جمعآوری می‌شود.
این روش دارای مزایای فراوانی است؛ ازجمله سادگی و اینکه منبع انرژی آن (خورشید) منبعی در دسترس است. با توجه به این مزایا میتوان آب آشامیدنی را در مناطق محروم و یا در جاهایی که بلایای طبیعی رخ داده، فراهم نمود. اما متأسفانه آخرین مدل از این تقطیرکنندهها نیز تا حد زیادی ناکارآمد است. گان و تیمش، این چالش را به روشی ساده و جالب حل کردند. آنها با خنک کردن سیستم تبخیر، توانستند کارایی این دستاورد را بالا ببرند.
کیا او کیانگ گان، مدیر این تیم پژوهشی و دانشیار دانشکده مهندسی و علوم کاربردی در دانشگاه Buffalo، عنوان کرده است: “دستاورد ما قادر است آب را با سرعتی بالاتر از محاسبات نظری انجام شده، زیر نور خورشید تصفیه نماید.” همچنین گان توضیح داد: “معمولاً زمانی که از انرژی خورشیدی برای تبخیر آب استفاده می‌شود، مقداری از انرژی به‌صورت گرما هدر میرود و این هدر رفت باعث می‌شود تا بازدهی به زیر ۱۰۰ افت نماید اما در سیستم ما، روشی برای به دام انداختن گرمای اطراف دستگاه وجود دارد که موجب می‌شود بازدهی تقریباً کامل شود.”
یکی از مؤلفههای اصلی این دستاورد استفاده از ورقی کربنی و نانوساختار است که به شکل “V واژگون” مانند سقف یک قفس تا شده است. این ورق کربنی را طوری آویزان می‌کنند که لبههای پایینی کاغذ در مخزن آب قرار گیرد سپس مانند یک دستمال آب را جذب میکند و در همان زمان، پوشش کربنی انرژی خورشید را جذب کرده و به گرما تبدیل میکند تا عمل تبخیر صورت گیرد.
آن‌طور که گان توضیح داده است، هندسه شیبدار کاغذ با کاهش شدت نور خورشید تابیده شده، آن را خنک نگه میدارد. (یک سطح صاف به‌طور مستقیم تحت تأثیر اشعه‌ی خورشید قرار میگیرد.)
با استفاده از این دستاورد، محققان توانستند معادل ۲/۲ لیتر آب در ساعت را برای هر مترمربع از منطقهای که آفتاب به‌صورت منظم میتابد تبخیر کنند که این مقدار بیشتر از مقدار تئوری محاسبه شده (۱/۶۸) است.
گان ابراز داشت: “در این پژوهش تمرکز ما برای استفاده از مواد با کمترین هزینه بوده و بااین‌حال به بازدهی قابل قبولی دست یافتیم.” به نظر می‌رسد این فناوری به دلیل استفاده از انرژی خورشیدی به‌عنوان منبع گرما و بازدهی خوب، مورد استقبال قرار خواهد گرفت. ما به گروههای پژوهشی پیشنهاد می‌کنیم که با استفاده از نانوساختارهای پیشرفته کربنی، راندمان این نوع تصفیهکنندهها را بالاتر ببرند.