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塩水が飲める天然木、今後の水不足に期待

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本記事は、Researchers Found Natural Wood That Can Turn Saltwater Drinkable
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約1分49秒

● 新しい木材メンブレンは、市販のメンブレンよりもはるかに少ないエネルギーで水の汚染物質を除去できる。

● その熱効率、水流束、持続可能性、および拡張性により、膜蒸留アプリケーションに最適。

 

国連の報告書によると、現在、約36億人(世界人口の半分)が潜在的な水不足地域に住んでいます。この数字は2050年までに50億に増加すると予想されています。気候変動と急速な都市化は状況をさらに悪化させるでしょう。

 

現在、水ストレスを軽減するために海水淡水化プロセスが使用されています。これには、廃水、汽水地下水、海水などのさまざまな汚染源から飲料水を抽出することが含まれます。近年のナノテクノロジーと高度な製造における進歩は、海水淡水化の開発を後押ししています。

 

しかし、現在の水淡水化プロセスはまだ効率的ではありません。多くのエネルギーを消費し、専門的なエンジニアリングを必要とします。膜蒸留と呼ばれる新たな熱駆動分離プロセスの1つは、再生可能エネルギー源を使用した高塩分淡水化の大きな可能性を秘めています。

 

市場で入手可能なメンブレンは、最大60%の熱効率を提供する合成ポリマーでできています。しかし、これらのポリマーは石油製品に由来するため、非常に高価であり、いくつかの環境問題を引き起こします。

 

この問題に取り組むために、プリンストン大学の研究者は、プラスチックの代わりに天然木材から直接製造された新しいメンブレンを考案しました。この木材は、熱伝導率が低く、機械的強度に優れ、気孔率が非常に高い断熱バルク材料に成形できます。これらの特性により、メンブレンに理想的な材料です。

 

木製メンブレン

従来の水ろ過システムでは、水の汚染物質をろ過する小さな細孔を備えた薄いポリマーフィルムを通して水を絞り出すために高圧ポンプが必要です。通常、これらのシステムは高圧を生成するためにかなりの量のエネルギーを消費します。

 

一方、新しいメンブレンは、アメリカシナノキの薄い部分でできています。化学的に処理されて、木材内の不要な繊維を取り除き、表面を水に対して滑りやすくします。

 

膜は片側から加熱されるため、水がその側を流れると気化します。蒸気は、膜の細孔を通って低温側に向かって徐々に移動し、塩を残します。最終的に、反対側(冷たい側)は新鮮で冷たい水を与えます。

 

すべての塩水を沸騰させる必要がないため(一度に加熱する必要があるのは水の薄層のみ)、プロセスにかかるエネルギーは少なくて済みます。また、他の市販の膜とは異なり、化石燃料ベースの材料を使用していません。

 

この新しいシステムは、1時間ごとに1平方メートルの膜あたり20リットルの水をろ過することができます。他の高分子膜ほど速くはありませんが、近い将来、このプロセスを高速化することができます。

 

研究者は、膜を必要なだけ薄くするためのツールを持っていませんでした。厚さはわずか500マイクロメートルですが、他の高分子膜は通常130マイクロメートルの厚さです。木製メンブレンの機能層はわずか1マイクロメートルの厚さですが、残りは構造を十分に硬くして簡単に壊れないようにしました。

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