Das unter dem Elektroingenieur Professor Jongyoon Han entwickelte Gerät passt in einen kleinen Koffer und stützt sich auf mehrere Stufen der „Ionenkonzentrationspolarisation“ (ICP), gefolgt von Elektrodialyse, um die Restsalzkonzentration zu reduzieren.
ICP, das von Hans Gruppe entwickelt wurde, legt ein elektrisches Feld an Membranen über und unter einem Kanal aus fließendem Wasser an.
Es entfernt auch gelöste und suspendierte Feststoffe. „Da es nur eine Niederdruckpumpe benötigt, verbraucht ICP weniger Energie als andere Techniken“, sagte MIT. ICP entfernt nicht immer alle Salze in der Mitte des Wasserkanals, daher der Elektrodialyseschritt zur Reduzierung restlicher Salzionen.
Maschinelles Lernen wurde verwendet, um das ICP/Elektrodialyse-Verhältnis zu optimieren, wobei der Proof-of-Concept einen zweistufigen ICP-Prozess hatte, gefolgt von einer einzelnen Elektrodialyse-Stufe, die „den Energieverbrauch minimierte und gleichzeitig sicherstellte, dass der Prozess selbstreinigend bleibt“, sagte MIT .
„Es stimmt zwar, dass einige geladene Teilchen auf der Ionenaustauschmembran eingefangen werden könnten, aber wenn sie eingefangen werden, kehren wir einfach die Polarität des elektrischen Felds um und die geladenen Teilchen können leicht entfernt werden“, fügte Forscherkollege Junghyo Yoon hinzu.
Der Einfachheit halber wurden ICP-Stacks modularisiert: mit sechs Modulen in der ersten Stufe und drei in der zweiten.
Wasser mit 2.5-45 g/l Salz (Brackwasser bis Meerwasser) kann bei einem Stromverbrauch von 0.4 bis 26.6 Wh/l in Trinkwasser der Weltgesundheitsorganisation umgewandelt werden.
Der Prototyp <10 kg (siehe Fotos) wurde für die Bedienung durch Laien entwickelt und verfügt über einen einzigen Knopf zum Starten der Entsalzung und Reinigung sowie eine Benachrichtigung, die anzeigt, wann der Salzgehalt und die Partikelanzahl zum Trinken akzeptabel sind. Es wurde nachgewiesen, dass es trinkbares Wasser direkt aus dem Meer mit 0.3 Liter/h für 20 Wh/Liter produziert.
„Dies ist wirklich der Höhepunkt einer 10-jährigen Reise, die ich und meine Gruppe unternommen haben“, sagte Projektleiter Han. „Wir haben jahrelang an der Physik hinter einzelnen Entsalzungsprozessen gearbeitet, aber all diese Fortschritte in eine Box zu packen, ein System zu bauen und es im Ozean zu demonstrieren, das war eine wirklich bedeutsame und lohnende Erfahrung für mich.“
Die Arbeit wurde als „Tragbares Meerwasserentsalzungssystem zur Erzeugung von Trinkwasser an abgelegenen Orten“ in Environmental Science & veröffentlicht. Technologie – Die unterstützenden Informationen können ohne Bezahlung eingesehen werden.