92021Mar

Güneş ışığı kullanılarak, deniz suyunu 30 dakika içinde içme suyuna dönüştürmek için geliştirilen yeni teknoloji

Konu: Kimya

Okuma Süresi: ~6-7 dk.

Güneş ışığı kullanılarak, deniz suyunu 30 dakika içinde içme suyuna dönüştürmek için geliştirilen yeni teknoloji

Bu yeni teknoloji, deniz suyunu tuzdan arındırmak için enerji açısından verimli ve çevresel açıdan da sürdürülebilir bir çözüm sağlıyor.

İnsan yaşamının sürmesi ve hatta birçok canlının yaşamının sürmesi temiz suya erişilebilir olmasına bağlıdır. Şu an için dünyamızda canlılara yetecek kadar tatlı su olsa da, artan popülasyonlar, iklim değişiklikleri gibi nedenler, bu kaynakların ileride ciddi oranda azalmasına neden olabilir. Unutmayalım ki, dünyadaki su kaynaklarının yalnızca %3 tatlı sudan ibaret ve bu tatlı su rezervinin de %70 buzullarda katı halde bulunmaktadır. 

Son günlerde, Monash Üniversitesinde yapılan çalışmalar sonucunda geliştirilen yeni yöntem ile deniz suyunun ve acı suyun temiz içme suyuna dönüştürülmesi başarı ile gerçekleştirildi. Geliştirilen yeni teknoloji pahalı enerji kaynaklarını kullanmak yerine güneş ışığından faydalanılması yönünden dünya çapında oldukça ilgi çekmiştir. Yeni teknoloji, ısı ya da elektrik enerjisinin kullanıldığı teknolojiler yerine, suyun tuzunu gidermek ve arıtmak için güneş ışığından faydalanmaktadır. Üstelik bunu 30 dakikadan daha kısa bir sürede gerçekleştirebilmektedir. Bu yeni yöntem, diğer tuzdan arındırma yöntemlerinden farklı olarak, bize elektriğe erişimin olmadığı yerlerde temiz ve güvenilir içme suyu elde edilmesi olanağını sağlamaktadır. Bu sayede bu bölgelerdeki içme suyu kıtlığının ortadan kaldırabilir olması açısından umut vericidir.

Çalışmada, sudaki tuz ve zararlı parçacıkları filtrelemek için metal-organik çerçeveler (MOF) ve güneş ışığı kullanılmıştır. Öyle ki, bir kilogram MOF ile büyük miktarlarda temiz su üretilmiştir. Ayrıca, kullanılan enerji kaynağının güneş enerjisi olması, diğer tuzdan arındırma yöntemlerine göre çok daha verimli ve çevre dostu olması açısından büyük avantaj sağlamaktadır. 

MOF’lar çok geniş yüzey alanına sahip olan gözenekli yapılardır. Düşünün, bir futbol sahasının tüm yüzeyi alanı kadarlık bir alanın çay kaşığı kadarlık bir alana sığdırıldığını. Bu özelliği sayesinde suda bulunan tuzun, bu geniş yüzey alanına tutulması etkili bir şekilde yapılabilir. Yapılan çalışmada, PSP-MIL-53 adlı özel bir MOF,  poli-spiroplan akrilat (PSP)  ile birleştirilmiş MOF sayesinde, düşük enerji ve malzeme tüketimi ile kilogram başına 139.5 litre temiz içme suyu üretilmiştir.

Geliştirilen bu yöntem, 2.233 ppm (milyonda 2.233mg/lt ) toplam çözünmüş katı (TDS) parçacık içeren su örneklerine uygulandığında, 500 ppm den daha düşük TDS değerleri elde edilmiştir ki bu değer Dünya Sağlık Örgütü’nün (WHO) kaliteli içme suyu için belirlemiş olduğu 600 ppm sınırının altındadır.

Geliştirilen MOF’lar üzerinde tutunan tuz, arındırma işleminden sonra, ekstra 4 dakika daha güneş ışığına maruz bırakılırsa, tuz yüzeyden salınarak kullanılabilir hale dönüşüyor, bu da yöntemin ikinci bir avantajı olarak düşünülebilir. 

Bu araştırma, tuzlu sudan içilebilir su elde edilmesinin işlevsel malzemeler tasarlanarak, çok daha az enerji gereksinimli ve sürdürülebilir olarak yapılabilmesinin önünü açmıştır.

Çalışmanın başında olan, Avustralya Monash Üniversitesi Kimya Mühendisliği Profesörü Huanting Wang, “Bu çalışma, geliştirilen yeni materyalin “ışığa duyarlı MOF’ların” sudaki tuzluluğu arındırmada umut verici ve aynı zamanda enerji verimli-sürdürülebilir adsorban olduğunu göstermiştir. Çalışmamız suyu tuzdan arındırmada enerji gereksinimini azaltmak ve sürdürülebilirliği iyileştirebilmek için, güneş enerjisinin kullanılmasına yönelik yeni uygun, işlevsel materyallerin tasarımı için heyecan verici bir yol açmaktadır” dedi.

“Ayrıca, çalışmada geliştirilen yeni işlevsel materyallerin madencilik ve diğer uygulamalar için de, düşük enerjili ve çevre dostu maden çıkarma işlemlerine de uygulanabilirliği yönü ile umut verici olduğunu belirtti”. 

Derleyen: Dr. İpek ÜRKMEZ, Kimyager

09.03.2021

Kaynaklar:

1. https://www.techexplorist.com/technology-uses-sunlight-mof-turn-seawater-drinking-water/34395/#:~:text=Now%2C%20in%20a%20groundbreaking%20study,in%20less%20than%2030%20minutes.
2. A sunlight-responsive metal-organic framework system for sustainable water desalination. DOI: 10.1038/s41893-020-0590-x