Bilder som laddats ner från Massachusetts Institute of Technologys presskontors webbplats är tillgängliga för ideella organisationer, media och allmänheten under en Creative Commons Attribution NonCommercial Non Derivatives License.Du får inte ändra de medföljande bilderna om de inte har beskurits till rätt storlek.Kredit måste användas vid uppspelning av bilder;om den inte är listad nedan, länka bilden till "MIT".
Forskare vid Massachusetts Institute of Technology har utvecklat en bärbar avsaltningsanordning som väger mindre än 10 kg som tar bort partiklar och salt för att producera dricksvatten.
Enheten i resväskastorlek använder mindre ström än en telefonladdare och kan också drivas av en liten bärbar solpanel som kan köpas online för cirka 50 USD.Den producerar automatiskt dricksvatten som överstiger Världshälsoorganisationens standarder.Tekniken är förpackad i en användarvänlig enhet som fungerar påtryck på en knapp.
Till skillnad från andra bärbara vattentillverkare som kräver att vatten passerar genom ett filter, använder den här enheten elektricitet för att ta bort partiklar från dricksvattnet.Filterbyte krävs inte, vilket avsevärt minskar behovet av långsiktigt underhåll.
Detta skulle kunna göra det möjligt för enheten att distribueras till avlägsna och mycket resursbegränsade områden, såsom samhällen på små öar eller ombord på offshore-lastfartyg.Det kan också användas för att hjälpa flyktingar som flyr från naturkatastrofer eller soldater som är involverade i långvariga militära operationer.
"Det här är verkligen kulmen på en 10-årig resa för mig och mitt team.Under åren har vi arbetat med fysiken bakom olika avsaltningsprocesser, men lagt alla dessa framsteg i en låda, byggt ett system och gjort det i havet.Det har varit mycket givande och en givande upplevelse för mig, säger seniorförfattaren Jongyoon Han, professor i elektroteknik, datavetenskap och bioteknik och medlem av Electronics Research Laboratory (RLE).
Khan fick sällskap av första författaren Jungyo Yoon, RLE Fellow, Hyukjin J. Kwon, tidigare postdoktor, Sungku Kang, postdoktor vid Northeastern University, och US Army Combat Capabilities Development Command (DEVCOM) Eric Braque.Studien publicerades online i tidskriften Environmental Science & Technology.
Yoon förklarade att kommersiella bärbara avsaltningsanläggningar vanligtvis kräver högtryckspumpar för att driva vatten genom filter, som är svåra att miniatyrisera utan att kompromissa med enhetens energieffektivitet.
Istället är deras enhet baserad på en teknik som kallas jonkoncentrationspolarisering (ICP), som Khans grupp var pionjär för över 10 år sedan.Istället för att filtrera vatten applicerar ICP-processen ett elektriskt fält på ett membran som ligger ovanför och under vattenvägen.När positivt eller negativt laddade partiklar, inklusive saltmolekyler, bakterier och virus, passerar genom membranet stöts de bort från det.De laddade partiklarna leds in i en andra ström av vatten, som så småningom stöts ut.
Denna process tar bort lösta och suspenderade fasta ämnen, vilket låter rent vatten passera genom kanalerna.Eftersom den bara kräver en lågtryckspump, använder ICP mindre energi än andra tekniker.
Men ICP tar inte alltid bort allt salt som flyter i mitten av kanalen.Så forskarna implementerade en andra process som kallas elektrodialys för att ta bort de kvarvarande saltjonerna.
Yun och Kang använde maskininlärning för att hitta den perfekta kombinationen av ICP- och elektrodialysmoduler.Den optimala installationen består av en tvåstegs ICP-process där vatten passerar genom sex moduler i det första steget, sedan genom tre moduler i det andra steget, följt av en elektrodialysprocess.Detta minimerar energiförbrukningen samtidigt som processen görs självrengörande.
"Även om det är sant att vissa laddade partiklar kan fångas av jonbytarmembranet, om de fångas kan vi enkelt ta bort de laddade partiklarna genom att helt enkelt ändra polariteten på det elektriska fältet," förklarade Yun.
De krympte och stuvade ICP- och elektrodialysmodulerna för att förbättra deras energieffektivitet och låta dem passa in i bärbara enheter.Forskare har utvecklat en enhet för icke-specialister för att starta processen med automatisk avsaltning och rengöring med bara enknapp.När salthalten och partikelantalet faller under vissa tröskelvärden, meddelar enheten användarna att vattnet är redo att drickas.
Forskarna skapade också en smartphone-app som trådlöst styr enheten och rapporterar realtidsdata om energiförbrukning och vattensalthalt.
Efter laboratorieförsök med vatten med varierande salthalt och grumlighet (turbiditet) testades enheten i fält på Bostons Carson Beach.
Yoon och Kwon ställde lådan på stranden och släppte mataren i vattnet.Efter ungefär en halvtimme fyllde enheten en plastmugg med rent dricksvatten.
”Det var väldigt spännande och överraskande att det var framgångsrikt redan vid första lanseringen.Men jag tror att huvudorsaken till vår framgång är ackumuleringen av alla dessa små förbättringar som vi gjort längs vägen, säger Khan.
Det resulterande vattnet överstiger Världshälsoorganisationens kvalitetsstandarder, och installationen minskar mängden suspenderade partiklar med minst 10 gånger.Deras prototyp producerar dricksvatten med en hastighet av 0,3 liter per timme och förbrukar endast 20 wattimmar per liter.
Enligt Khan är en av de största utmaningarna med att utveckla ett bärbart system att skapa en intuitiv enhet som alla kan använda.
Yoon hoppas kunna kommersialisera tekniken genom en start som han planerar att lansera för att göra enheten mer användarvänlig och förbättra dess energieffektivitet och prestanda.
I labbet vill Khan tillämpa de lärdomar han har lärt sig under det senaste decenniet på vattenkvalitetsfrågor bortom avsaltning, såsom snabb upptäckt av föroreningar i dricksvatten.
"Det är definitivt ett spännande projekt och jag är stolt över de framsteg vi har gjort hittills, men det finns fortfarande mycket arbete kvar att göra," sa han.
Till exempel, medan "utveckling av bärbara system med hjälp av elektromembranprocesser är en originell och intressant väg för avsaltning av småskalig vatten utanför nätet", kan effekterna av föroreningar, särskilt om vattnet har hög grumlighet, avsevärt öka underhållskraven och energikostnaderna , konstaterar Nidal Hilal, prof. ingenjör och chef för Abu Dhabi Water Research Center vid New York University, som inte var involverad i studien.
"En annan begränsning är användningen av dyra material," tillade han."Det ska bli intressant att se liknande system som använder billiga material."
Studien finansierades delvis av DEVCOM Soldier Center, Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Laboratory (J-WAFS), Northeastern University Postdoctoral Fellowship Program in Experimental Artificial Intelligence och Ru Institute of Artificial Intelligence.
Forskare vid MIT:s Electronics Research Laboratory har utvecklat en bärbar vattenmaskin som kan förvandla havsvatten till rent dricksvatten, enligt Fortunes Ian Mount.Mount skriver att forskaren Jongyun Khan och doktoranden Bruce Crawford grundade Nona Technologies för att kommersialisera produkten.
Forskare vid Massachusetts Institute of Technology "har utvecklat en fritt flytande avsaltningsanordning som består av flera lager av förångare som återvinner värme från kondensering av vattenånga, vilket ökar dess totala effektivitet", rapporterar Neil Nell Lewis på CNN."Forskarna föreslår att den skulle kunna konfigureras som en flytande panel till havs, leda sötvatten till land, eller så kan den utformas för att tjäna ett enda hushåll som använder den i en havsvattentank," skrev Lewis.
MIT-forskare har utvecklat en bärbar avsaltningsanordning i en resväska som kan förvandla saltvatten till dricksvatten vidtryck på en knapp, rapporterar Elisaveta M. Brandon från Fast Company.Enheten kan vara "ett viktigt verktyg för människor på avlägsna öar, offshore-lastfartyg och till och med flyktingläger nära vatten", skrev Brandon.
Moderkortsreportern Audrey Carlton skriver att MIT-forskare har utvecklat "en filterlös, bärbar avsaltningsanordning som använder solgenererade elektriska fält för att avleda laddade partiklar som salt, bakterier och virus."Brist är ett växande problem för alla på grund av stigande havsnivåer.Vi vill inte ha en dyster framtid, men vi vill hjälpa människor att vara beredda på det.”
En ny bärbar solar-driven avsaltningsanordning som utvecklats av MIT-forskare kan producera dricksvatten vidtryck på en knapp, enligt Tony Ho Tran från The Daily Beast."Enheten är inte beroende av några filter som konventionella vattenkokare," skrev Tran."Istället elektrokuterar den vattnet för att ta bort mineraler, som saltpartiklar, från vattnet."