新しいシステムが霧を捕らえてきれいな水に変える

Nov 21, 2023

チューリッヒ工科大学

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チューリッヒ工科大学の研究者は、太陽光発電を利用して走行中に大気中の霧を捕捉し、同時に汚染物質を除去するシステムを開発した。

収穫および水処理システムは、霧を捕捉する太陽光で活性化する反応性コーティングを施した金属ワイヤー メッシュで構成されています。 水滴は下の容器に滴り落ちます。 メッシュは特別に選択されたポリマーと二酸化チタンの混合物でコーティングされており、二酸化チタンは化学触媒として機能し、汚染物質の分子を無害な粒子に分解します。

「私たちのシステムは霧を収集するだけでなく、収集した水を処理することもできます。つまり、人口密集した都市部などの大気汚染のある地域でも使用できるのです」と論文の共著者でマックス・プランク研究所の科学者リトウィック・ゴーシュ氏は述べた。高分子研究所

このシステムはメンテナンスをほとんどまたはまったく必要としないため、エネルギー効率が高くなります。 触媒を再生するために必要なエネルギーは、通常の少量の UV 照射によってほとんど必要ありません。 プレスリリースの中で研究者らは、酸化チタンを24時間再活性化するには30分の太陽光で十分であると主張している。

この特性は、日光が十分に当たらない地域では不可欠です。

研究者らは、研究室とチューリッヒの小さな工場で集めた霧をテストした。 これは、新しく開発されたシステムが現実世界の大気中でどのように機能するかについての理解を制限するため、この研究では危険信号です。

プレスリリースによると、研究者らは人工的に生成されたラボ霧から水の8パーセントを収集し、添加されたディーゼル液滴やビスフェノールAなどの有機化合物の94パーセントを分解した。

「冷却塔では、蒸気が大気中に逃げます。 私が住んでいる米国では、発電所を冷却するために大量の真水を使用しています」と、論文のもう一人の共著者でカリフォルニア大学バークレー校のトーマス・シュツィウス教授は述べた。

「この水を環境に戻したい場合に備えて、流出する前に水の一部を捕獲し、純粋であることを確認するのが理にかなっています」と彼は付け加えた。

研究者らは研究を通じて、水不足という世界的な課題に取り組みたいと考えている。 私たちには十分な淡水源があるにもかかわらず、彼らの最新システムは水採取システムをさらに発展させる可能性があります。

この研究は査読付き科学雑誌「Nature Sustainability」に掲載された。

研究概要:

大気中の水を採取することにより、天然の水資源から離れた地域に淡水の分散的かつ持続可能な供給が提供されます。 しかし、重要な課題は、特に人口密集地付近では、霧などの水源が空気中の汚染物質によって汚染されやすいことです。 ここでは、霧を高効率で捕捉しながら、同時に有機汚染物質を分解できる合理的に設計されたシステムを実証します。 私たちのデザインの中心となるのは、ポリマーマトリックスに埋め込まれたアナターゼ二酸化チタンナノ粒子でコーティングされたワイヤーメッシュです。 太陽光によって活性化されると、光活性二酸化チタン層は、太陽光がない場合でもディーゼルなどの有機分子を分解します。 さらに、メッシュ表面の湿潤性は水の抽出を高めるように設計されています。 屋外テストでは、この装置は良好な霧捕集性能と 85% を超える水処理効率を維持できました。 私たちの研究で実証された受動的浄化による水の連続生産は、水不足に対処するためのエネルギーフリーのソリューションを提供します。