Ученые превратили фруктовые отходы в средство для очистки воды
В своей самой простой форме обычный солнечный дистиллятор состоит из резервуара с непригодной для питья воды, установленного под прозрачной крышкой. Вода испаряется, нагреваясь на солнце, конденсируясь на внутренней поверхности покрытия. Этот конденсат — чистая, чистая вода — стекает по крышке и собирается в отдельный сосуд для питья.
Чтобы быстрее нагревать грязную/соленую воду, ученые разработали материалы, которые плавают на ее поверхности, превращая солнечный свет в тепло. И хотя эти материалы изготавливаются из различных ингредиентов, в них обычно используется углерод, полученный из угля.
В поисках менее дорогостоящей и более экологичной альтернативы ассистент профессора Эдисон Анг и его коллеги из Технологического университета Наньян в Сингапуре нашли то, что не нужно добывать и можно взять бесплатно, а в противном случае пришлось бы утилизировать – фруктовые отходы. В частности, ученые опробовали кокосовую шелуху, апельсиновые и банановые корки.
В простом двухэтапном процессе карбонизации фруктовые отходы нагревали до 850 ºC в течение нескольких часов и смешивали с молибденовым реагентом. Это превратило отходы в листы двумерного карбида молибдена, который принадлежит к семейству металлов, известных как MXenes. Помимо прочего, MXenes гидрофильны (притягивают воду) и обладают очень высокой эффективностью преобразования света в тепло.
При испытаниях в небольшом солнечном аппарате квадратные листы фототермического карбида молибдена оказались очень эффективными при преобразовании солнечного света в тепло, в результате чего лежащая под ними вода, имитирующая морскую воду, испарялась гораздо быстрее, чем в противном случае. А поскольку материал очень пористый, капли водяного пара могли подниматься прямо сквозь него, впоследствии конденсируясь на внутренней стороне крышки перегонного куба.
Материал, полученный из кокосовой шелухи, работал лучше всего, так как он преобразовывал солнечный свет в тепло с коэффициентом полезного действия 94%.