در دنیایی که افتآب یک مساله مبرم است، پژوهشگران دانشکده مهندسی تاندون دانشگاه نیویورک راه حلی اراعه کرده‌اند که می‌تواند رویکرد ما را برای نمک‌زدایی آب بازتعریف کند.

این تیم به سرپرستی دکتر آندره تیلور، رمز نمک‌زدایی جریان ردوکس(RFD) را شکسته است. این تکنیک الکتروشیمیایی نه تنها آب دریا را به آب آشامیدنی تبدیل می‌کند، بلکه به گفتن یک راه حل ذخیره انرژی کارآمد برای انرژی‌های تجدیدپذیر نیز عمل می‌کند.

به نقل از اس‌ای، این پژوهش ۲۰ درصد بهبود قابل دقت را در مقدار حذف نمک سیستم RFD همراه با افت قابل دقت تقاضای انرژی که با بهینه‌سازی نرخ جریان سیال حاصل می‌بشود، مشخص می کند.

دکتر تیلور در بیانیه‌ای او گفت: چشم‌انداز ما با یکپارچه‌سازی و ادغام ذخیره‌سازی انرژی و نمک‌زدایی، تشکیل راه‌حلی پایدار و کارآمد است که نه تنها تقاضای رو به رشد برای آب شیرین را برآورده می‌کند، بلکه از نگه داری محیط زیست و یکپارچه‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر نیز حمایتمی‌کند.

برتری RFD در تطبیق‌پذیری آن نهفته است. این سیستم‌ها رویکردی مقیاس‌پذیر و انعطاف‌پذیر برای ذخیره‌سازی انرژی اراعه خواهند داد که امکان منفعت گیری کارآمد از منبع های تجدیدپذیر متناوب همانند خورشیدی و باد را فراهم می‌کنند.

علاوه بر این، RFD به گفتن یک چراغ امید در پرداختن به بحران جهانی آب ظاهر می‌بشود و نویدبخش راه حلی نوآورانه برای افزایش تقاضا برای آب آشامیدنی است.

قدم‌های قابل دقت به سمت راه حل‌های پایدار آب

دکتر تیلور اصرار می‌کند که RFD می‌تواند اتکا به شبکه‌های برق معمولی را افت دهد و انتقال به سمت فرآیند شیرین‌سازی آب بدون کربن و سازگار با محیط زیست را تحکیم کند.

ادغام باتری‌های جریان ردوکس با فناوری‌های نمک‌زدایی، کارایی و قابلیت مطمعن سیستم را افزایش می‌دهد و قدم مهمی را به سمت راه‌حل‌های پایدار آب مشخص می کند.

باتری جریان یا باتری جریان ردوکس نوعی سلول الکتروشیمیایی است که در آن انرژی شیمیایی توسط دو جزء شیمیایی حل شده در مایعاتی که از طریق سیستم در طرف‌های جداگانه یک غشاء پمپ خواهد شد، تامین می‌بشود. انتقال یون درون سلول (همراه با جریان الکتریکی از طریق یک مدار خارجی) از طریق غشاء رخ می‌دهد، در حالی که هر دو مایع در فضای مربوط به خود گردش می‌کنند. 

پیروزی این پروژه مدیون دکتر استفان آکوی مکلین مهندسی شیمی بیومولکولی در دانشگاه نیویورک و نویسنده اول این مقاله است. نبوغ وی در طراحی این سیستم، با منفعت گیری از فناوری پیشرفته چاپ سه‌بعدی نقشی اساسی در این پیشرفت ایفا کرده است.

در بازدید پیچیدگی‌های این سیستم می‌بینیم که ورودی آب دریا از طریق شبکه پیچیده‌ای از کانال‌ها به جریان‌های شور و نمک‌زدا تقسیم می‌بشود. این کانال‌ها که توسط غشاهای تبادلی از هم جدا شده‌اند، عکس العمل‌های الکتروشیمیایی را تسهیل می‌کنند و در نتیجه یون‌های Na+ و تشکیل آب شیرین حاصل می‌بشود.

مکلین، انعطاف‌پذیری این سیستم را این گونه شرح می‌دهد: ما می‌توانیم زمان ماندن آب ورودی را برای تشکیل آب آشامیدنی با کارکردن سیستم در حالت تک عبور یا دسته‌ای کنترل کنیم.

در یک عملیات معکوس، جایی که آب نمک و آب شیرین مخلوط خواهد شد، انرژی شیمیایی ذخیره شده می‌تواند به برق تجدیدپذیر تبدیل بشود. اساساً سیستم‌های RFD به ‌گفتن شکل منحصر به‌ فردی از «باتری» عمل می‌کنند، انرژی اضافی را از منبع های خورشیدی و بادی جذب می‌کنند و آن را در صورت تقاضا آزاد می‌کنند و مکملی پایدار برای دیگر منبع های برق اراعه می‌کنند.

در حالی که تحقیقات بیشتری مورد نیاز است، یافته‌های این تیم مسیر امیدوارکننده‌ای را به سمت فرآیند RFD مقرون ‌به ‌صرفه‌تر مشخص می کند که یک پیشرفت مهم در تلاش جهانی برای افزایش آب آشامیدنی است. با تشدید تغییرات اقلیمی و رشد جمعیت، راه حلهای نوآورانه و کارآمد نمک‌زدایی زیاد مهم‌تر از همیشه خواهد شد.

این مطالعه در مجله Cell Reports Physical Science انتشار شده است.