Nová desalinace si poradí i s vodou sedmkrát slanější, než je ta mořská
TLDR verze: Stačí do megaslané vody nalít novou látku, trochu to zahřát a – voilà – výsledek je oddělení slaného roztoku od prakticky pitné vody! Desalinace mořské vody ale není cílem této metody (oznámení tu)!
Jak na nepříjemné patoky?
Jak pravil už klasik – pijte pitnou vodu, a nepijte rum! Problém je, že občas je rum to jediné, co v okolí pít jde. Třeba protože jste uprostřed oceánu. Odsolování se kvůli tomu nejčastěji skloňuje jako řešení nedostatku pitné vody v přímořských oblastech. Stále častěji však může jít i o nástroj potřebný ve vnitrozemí – a nemám tím na mysli jenom naše sucho, v němž by se nám možná aquadukt k desalinační fabrice u pobřeží mohl jednou hodit.
Problémem v tématu desalinace vody jsou totiž i hyperslané roztoky. Jak indikuje jejich filutovský název, tyto jsou jsou typem tekutiny, která obsahuje vysoké koncentrace rozpuštěných solí – dokonce násobně více, než kolik má mořská voda.
Hyperslané roztoky můžou kontaminovat spodní vody, páchat další znečištující neplechu, a všeobecně se jich civilizace momentálně zbavuje hůře než skvrny červeného vína na prostěradle. Dílem přitom hyperslané roztoky vznikají jako odpadní produkt – a to mnohdy právě i z dnešních desalinačních závodů! Pokud by velká část pitné vody jednou měla podcházet z moří, výsledkem bude jen větší poměr odpadní solanky. Objevuje se tudíž nerudovská otázka: kam s ní?
Vědátoři na Columbia University v New Yorku přišli s potenciální metodou relativně levné desalinace hyperslaných roztoků novou metodou. Tým pod vedením profesora Ngai Yin Yipa postupu říká extrakce rozpouštědlem s teplotním výkyvem (temperature swing solvent extraction, TSSE). Zatímco dosavadní postup desalinace typicky spoléhal na reverzní osmózu vyžadující vysoký tlak vody, TSSE využívá rozpouštědlo s nízkou polaritou s rozpustností. Zní to možná složitě, ale mám tu vychytanou infografiku!
To mi moc nepomohlo. Čehožeto?
TSSE metoda ve zkratce znamená, že do slaného patoku je nalito speciální rozpouštědlo. Voda v důsledku reakce přejde do organického rozpouštědla, protože je v něm dobře rozpustná za pokojové teploty. Následně se při zahřání směsi jen na mrzkých 70 °C sníží rozpustnost vody a tím pádem se látky separují. Čistá voda klesne ke dnu, zatímco slaný roztok zůstává výše, jak je vidět třeba na videu níže.
Metoda se vlastně dá přirovnat k jakési obskurní obrácené krystalizaci – při ní máte nějakou sůl a cílem je jí rozpustit co nejvíce v daném množství vody. Takže tento roztok zahřejeme a pak ochladíme, přičemž z vypadnou krystaly. V Yipově postupu je velmi podivné právě to, ze se rozpustnost s větší teplotou snižuje. Což je atypické a nejsme na to zvyklí.
Vzhledem k tomu, že je postup prostý membrány, jde vlastně o zcela novou techniku k zisku pohárku (teoreticky) pitné vody. Co je rovněž podstatné, TSSE může odsolovat hyperslanou tekutinu o až sedmkrát vyšší než salinitě, než jakou má mořská voda. Díky odstranění až 98,4 % soli stojí metoda na úrovni právě reverzní osmózy! Momentální nevýhodou metody je vyšší energetická náročnost vůči reverzní osmóze. Jenže reverzní osmóza neumí zase řešit hyperslané roztoky, takže to tolik neva.
Leckoho by také možná mohla zneklidňovat skutečnost, že je daná voda odsolena za pomocí rozpouštědla. Momentálně ale Yipův tým metodu navrhuje hlavně pro komerční využití mimo lidskou spotřebu. Čili ne pro pitnou vodu, ale redukci hyperslaných roztoků. Potenciálně tak máme k ruce metodu, kterou bychom mohli jednou řešit odpadní produkty třeba i z grafenové desalinace. Ta se totiž také ukazuje jako potenciální možný nástroj v uhašení žízně. Stejně tak však slouží i jako dobrý připomínka, proč Yipova technika asi bude mít pomalejší přijetí…
Voda nad zlato
Různých metod desalinace s pomocí grafenové membrány totiž bylo teoreticky i experimentálně naťuknuto více. Naposledy v Manchesteru představili membránu z oxidu grafenu, který dovedla vypucovat z vody nejen sůl, ale i nanočástice a organické molekuly. Ačkoliv zdejší vědátoři demonstrovali, že v praxi lze vytvořit tak malé nanosíto, že zablokuje průchod soli, grafenu je na světě stále poměrně pomálu. Jeho produkce se sice zlepšuje, ale pomaleji, než se čekalo.
Desalinovaná voda má navíc obecně ten problém, že je třeba jí následně v případě konzumace lidmi upravovat. Jak totiž možná víte, voda zcela prostá minerálů není pro lidské zdraví úplně super – pokud byste poli jen převařenou vodu, bylo by to zdravé asi jako skok ze skály. Pokud se z vody odstraní všechny malé částečky, je v případě prospěšných minerálů třeba je do pitné vody zase vrátit.
Pořád tak platí, že není nad sladkovodní toky! Vzhledem k tomu, jaká je jejich dnešní úroveň a že máme problémy se suchem, nezbude nám však možná časem sáhnout po desalinaci jako dražší, ale také jediné použitelné alternativě. Zkrátka jako na tom ostrově.
Lidí totiž jaksi přibývá, konzumovatelné vody naproti tomu ubývá, a vyšších teplot – pro změnu – také přibývá. A to je holt recept, z něhož jeden dostane žízeň!
¯\_(ツ)_/¯
[DH, LL]
Třeba by se nám ta voda ale hodila na Sahaře! Více o šíleném nápadu jejího „zalesnění“ probraly moje podjednotky ve videu níž.
Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol – podpořte i vy drobákem mojí snahu informovat o vědě věčně & vtipně a přispějte mi v kampani na Patreonu.
