En studie utförd vid Politecnico di Torino, i samarbete med Massachusetts Institute of Technology (MIT), och publiceras i tidskriften Energi- och miljövetenskap , presenterar en solavsaltningsanordning som kan spontant ta bort ansamlat salt. I framtiden, denna upptäckt kan leda till utvecklingen av hållbara avsaltningssystem med stabil effektivitet över tiden

Akilleshäl för vattenavsaltningsteknik är kristalliseringen av saltpartiklar i enhetens olika komponenter. Detta igensättningsfenomen orsakar en minskning av prestanda över tid, vilket begränsar hållbarheten för dessa enheter. Att tackla detta problem är viktigt för att säkerställa en konstant produktion av sötvatten över tiden. Nyligen, innovativa nanostrukturerade material med anti-tilltäppningsegenskaper har föreslagits, med potential att begränsa saltackumulering. Dock, de höga kostnaderna för dessa material gör storskalig produktion av kommersiella prototyper svår.

Med utgångspunkt från detta problem, ett team av ingenjörer från energiavdelningen vid Politecnico di Torino (SMaLL), i samarbete med Massachusetts Institute of Technology (MIT), har noggrant studerat de mekanismer som ligger bakom transporten av saltpartiklar i avsaltningsanordningar. Studien startade efter att ha noterat en inkonsekvens mellan experimentella observationer och klassiska teoretiska modeller för salttransport. Särskilt, ingenjörerna vid Politecnico di Torino, efter mer än två år av numerisk forskning och laboratorieforskning finansierad av Compagnia di San Paolo (MITOR-projektet) och CleanWaterCenter (CWC), har visat att denna stora skillnad i salttransporten beror på den så kallade Marangoni-effekten. Baserat på denna upptäckt, forskarna vid Politecnico di Torino (Matteo Morciano, Matteo Fasano, Eliodoro Chiavazzo och Pietro Asinari, som också innehar positionen som vetenskaplig chef för National Institute of Metrological Research—INRiM) och MIT (Svetlana V. Boriskina) har skapat en prototyp som kan avsalta havsvatten på ett hållbart sätt och spontant ta bort saltet som samlats under drift.

Marangoni-effekten är ett fenomen som också finns i naturen, som kan observeras i vardagen:"I en vattenlösning, vätskemolekyler interagerar med varandra genom intermolekylära bindningar som genererar krafter som kallas "kohesionskrafter". Två lösningar med olika koncentrationer kommer att ha olika kohesionskrafter. Närvaron av denna koncentrationsvariation, och därför av sammanhållningskrafter, får vätskan att rinna bort från områden med låg koncentration, genererar en omblandningsprocess. Denna effekt är ansvarig för de "tårar" av vin som observeras på glasets väggar när det skakas.

Marangoni-effekten, på grund av en förändring i koncentrationen i vätskan, kan därför konstrueras och utnyttjas för att öka omblandningen av lösningar med olika koncentrationer. I vår avsaltningsanordning (där de behandlade lösningarna är baserade på havsvatten i olika koncentrationer), detta fenomen gör det möjligt att undvika ackumulering av salt i förångarna, säkerställa konstant och varaktig produktivitet av destillerat vatten, och att skydda komponenterna som är föremål för försämring. Vår strategi var därför att designa en enhet som kunde dra full nytta av denna effekt, att nå ett ytterligare steg mot framtida kommersiella tillämpningar av enheten", förklarar Matteo Morciano, forskare vid energiavdelningen vid Politecnico di Torino och första författare till forskningen.

I den nuvarande versionen och med tanke på ett område för absorption av solenergi på cirka en kvadratmeter, avsaltningsanordningen kan leverera mer än 15 liter vatten per dag. Vidare, tack vare Marangoni-effekten, saltborttagningsprocessen är upp till 100 gånger snabbare än förutsägelser baserade på spontan diffusion, vilket gynnar en snabb återställning av komponenternas egenskaper.

Resultaten av denna forskning, publiceras i tidskriften Energi- och miljövetenskap , kan ha viktiga konsekvenser i utformningen av en ny generation av avsaltningsmaterial och anordningar, så att de spontant kan "självrena" det ackumulerade saltet och garanterar stabil och långvarig prestanda. Ytterligare forskning pågår för närvarande vid CleanWaterCenter i Politecnico di Torino, med syftet att göra prototypen industrialiserbar och mer mångsidig.