Fotowoltaiczny oczyszczacz

Chociaż niemal dwie trzecie powierzchni kuli ziemskiej pokrywa woda, jedynie kilka procent jej zasobów jest zdatne do picia. Dodatkowo, jest ona rokrocznie zanieczyszczana przez produkty pośrednio lub bezpośrednio wynikające z działalności człowieka. Jednym z najgroźniejszych są sztuczne barwniki, których aż trzysta tysięcy ton jest każdego roku odprowadzane do ścieków.  

Oczyszczanie tak zatrutej wody jest wymagającym procesem, pochłaniającym duże ilości energii. Z drugiej strony, tradycyjna jej produkcja wiąże się z dodatkowym zanieczyszczeniem środowiska, które następnie przekłada się na dalsze uszczuplanie zasobów wody pitnej.

Świadomi istnienia tego problemu byli naukowcy z Energy Safety Research Institute, działającego na Swansea University w Wielkiej Brytanii. Opracowali urządzenie, którego zadaniem będzie oczyszczać słodką wodę z barwników pochodzenia przemysłowego. Do działania urządzenie wykorzystuje energię zebraną przez nanoprzewody.

Jego konstrukcja różni się sposobem działania od innych oczyszczaczy opartych na wykorzystaniu pochłaniających światło materiałów. Najczęściej funkcjonują one na zasadzie destylacji, czyli cyklu procesów odparowywania i skraplania wody. W ten sposób można oddzielić wodę od zanieczyszczeń, których cząsteczki jest stosunkowo łatwo oddzielić. Niestety, ta prosta metoda nie jest efektywna przy usuwaniu barwników. Z tego powodu zdecydowano się na inne, bardziej skomplikowane rozwiązanie.

Tlenek wolframu to materiał, z którym wiążą są duże nadzieje w przemyśle odnawialnych źródeł energii. Działa jak półprzewodnik, jednocześnie jest stabilny chemicznie i efektywnie absorbuje szerokie spektrum światła. Przy konstrukcji urządzenia rozważano całą masę innych substancji, jednak wszystkie one cechowały się wadami, od których był wolny WO_3.

Energia zebrana przy pomocy zbudowanych z niego nanoprzewodów jest wykorzystywana do ogrzania i zwiększenia ciśnienia zanieczyszczonej wody. Dodatkowo pokryto je warstwą tlenku tantalu, która zwiększa żywotność katalizatora. Tak wytworzone mikroskopowe przyrządy cechują się bardzo dużą powierzchnią aktywną, co oznacza, że mała ich masa może łatwo reagować z barwnikami zawartymi w wodzie. W wyniku tego procesu substancje odkładają się na powierzchni nanoprzewodów, po czym mogą być łatwo usunięte. Następnie tlenki wykorzystane jako katalizatory zostają oczyszczane i urządzenie może działać cyklicznie.