Rent vatten med soldriven ånggenerator

20 april 2020

Monica Westman Svenselius

Billiga material som cellulosa och den ledande polymeren PEDOT:PSS blir till en högeffektiv ånggenerator för rening och avsaltning av vatten. Ånggeneratorn har utvecklats vid Laboratoriet for organisk elektronik, LiU.

Ånggeneratorn där solens värme förångar vattnet medan salt och andra produkter stannar kvar. Fotograf: THOR BALKHED

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

Cellulose-conducting polymer aerogels for efficient solar steam generation 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.

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

Relaterad forskning

Forskare med blå plasthandskar vid mikroskop.

Nervceller av plast blir mer avancerade – och enklare

En artificiell nervcell gjord av ledande plast som kan ha avancerade funktioner liknande de hos en biologisk nervcell har utvecklats av forskare vid LiU. Resultaten banar väg för en ny typ av kroppsnära sensorteknik, medicinska implantat och robotik.

Nästa generations hållbara elektronik dopas med luft

Forskare vid LiU har utvecklat en ny metod där organiska halvledare kan bli mer ledande med hjälp av luft som störämne. Enligt forskarna är det ett stort steg mot framtidens billiga och hållbara organiska halvledare.

Han ska utveckla mjuk elektronik som liknar hjärnan

Simone Fabiano, biträdande professor vid LOE, har beviljats 23 miljoner kronor från Europeiska forskningsrådet för att utveckla en ny typ av mjuk elektronik som hämtar inspiration från hjärnan.

Man i heltäckande labbkläder håller upp en transparent skiva framför ansiktet.

Konstgjorda nervceller nästan som biologiska

Forskare vid LiU har skapat en artificiell organisk neuron som nära efterliknar biologiska nervcellers egenskaper. Denna artificiella neuron kan stimulera naturliga nerver, vilket gör den till en lovande teknologi för olika medicinska behandlingar.

Tre personer i LOE klädda i labbrockar, hårskydd och munskydd.

De bygger artificiella nervceller

För första gången har forskare visat att en artificiell organisk neuron, en nervcell, kan integreras med en artificiell organisk synaps i en levande växt. Såväl neuronen som synapsen byggs av tryckta organiska elektrokemiska transistorer.

Nytt ledande bläck öppnar för nästa generations tryckta elektronik

Forskare vid Linköpings universitet har utvecklat ett stabilt polymert bläck med hög ledningsförmåga. Framsteget banar väg för nyskapande och mer energieffektiv tryckt elektronik. Resultaten publiceras nu i Nature Communications.

LOE, Campus Norrköping

Laboratoriet för Organisk Elektronik

Vid Laboratoriet för organisk elektronik, LOE, forskar och utvecklar vi komponenter och system som utnyttjar elektroniska och optiska funktioner i organiska molekyler och plaster.

Senaste nytt från LiU

Nationell infrastruktur för forskning säkrar finansiering

Den nationella forskningsinfrastrukturen för avancerad elektronmikroskopi, ARTEMI, säkrar finansiering från VR i ytterligare två år. Infrastrukturen är avgörande för avancerad forskning inom bland annat materialvetenskap, oorganisk kemi och fysik.

Drönare avslöjar oväntat höga utsläpp från reningsverk

Växthusgasutsläppen från många svenska vattenreningsverk kan vara mer än dubbelt så stora mot vad man tidigare trott. Det visar en ny studie från LiU där forskarna använt drönare med specialtillverkade sensorer för att mäta utsläppen.

Forskning om toppolitiker och barnhälsa får bidrag

Arbetssituationen för toppolitiker och en analys av förlossningsvård. Det är två av sex forskningsprojekt vid LiU får pengar från statliga forskningsfinansiären Forte. Mest får ett projekt som ska undersöka hur barns mående kan mätas och stärkas.