Rent vatten med soldriven ånggenerator

År 2040 beräknas vart fjärde barn i världen att leva i områden där det råder stor brist på rent och drickbart vatten. Avsaltning av havsvatten och rening av avloppsvatten är två vägar att gå och nu har forskarna vid Linköpings universitet tagit fram en billig och miljövänlig ånggenerator där vatten avsaltas och renas med hjälp av solen. Resultaten har publicerats i tidskriften Advanced Sustainable Systems.

– Förångningshastigheten är fyra-fem gånger högre än vid direkt avdunstning, vilket betyder att vi kan rena större volymer vatten, säger Simone Fabiano, forskningsledare inom området organisk nanoelektronik, Laboratoriet för organisk elektronik.

Cellulosa som bas

Vattnet som avdunstar blir till dricksvatten av mycket god kvalitet.
Foto THOR BALKHEDÅnggeneratorn består av en aerogel som innehåller en cellulosabaserad struktur som sedan klätts in i den organiska ledande polymeren PEDOT:PSS. Polymeren har förmågan att absorbera energin i solen, inte minst i den infraröda delen av ljusets spektrum där också mycket av värmen finns. Aerogelen i sin tur har en porös nanostruktur vilket betyder att mycket vatten kan sugas in i porerna.

– Ett två mm tjockt skikt av materialet kan absorbera 99 procent av energin i solens spektrum, intygar Simone Fabiano.

Ett poröst flytande och värmeisolerande skum placeras också mellan vattnet och aerogelen för att ånggeneratorn ska hållas flytande. Värmen från solen förångar vattnet och salt och andra produkter stannar kvar.

Hållbara material

– Aerogelen är slitstark och kan göras ren i exempelvis saltvatten och sedan användas direkt, om och om igen. Vattnet som avdunstar genom systemet blir till dricksvatten med en mycket god kvalitet, intygar Tero Petri Ruoko, postdoktor vid Laboratoriet för organisk elektronik och en av artikelns författare.

– Det fina med det här är att alla material är miljövänliga, vi använder nanocellulosa och en polymer som har mycket liten
påverkan på miljö och människor. Vi använder också mycket små mängder material, aerogelen består till 90 procent av luft. Vi hoppas och tror att våra resultat kan hjälpa de miljoner människor som inte har tillgång till rent vatten, säger Simone Fabiano.

Foto Thor BalkhedAerogelen togs fram av Shaobo Han inom ramen för hans forskarutbildning vid Laboratoriet för organisk elektronik, med handledning av professor Xavier Crispin. Resultatet presenterades i Advanced science 2019, se länk nedan. Efter doktorsexamen har Shaobo Han nu återvänt till Kina för att fortsätta att forska inom området.

Forskningen har finansierats i huvudsak genom medel från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, projektet Tail of the sun, Vetenskapsrådet och den strategiska satsningen på Avancerade funktionella material, AFM, vid Linköpings universitet.

Cellulose-conducting polymer aerogels for efficient solar steam generation, Shaobo Han, Tero-Petri Ruoko, Johannes Gladisch, Johan Erlandsson, Lars Wågberg, Xavier Crispin and Simone Fabiano. Advanced Sustainable Systems 2020, DOI 10.1002/adsu.202000004