Het apparaat is ontwikkeld onder leiding van elektrotechnisch ingenieur professor Jongyoon Han, past in een kleine koffer en is gebaseerd op meerdere stadia van 'ionconcentratiepolarisatie' (ICP), gevolgd door elektrodialyse om de resterende zoutconcentratie te verminderen.
ICP, ontwikkeld door de groep van Han, past een elektrisch veld toe op membranen boven en onder een kanaal van stromend water.
Het verwijdert ook opgeloste en gesuspendeerde vaste stoffen. "Omdat het alleen een lagedrukpomp vereist, gebruikt ICP minder energie dan andere technieken", zegt MIT. ICP verwijdert niet altijd alle zouten in het midden van het waterkanaal, vandaar de elektrodialysestap om resterende zoutionen te verminderen.
Machine learning werd gebruikt om de ICP/elektrodialyse-verhouding te optimaliseren, waarbij de proof-of-concept een tweetraps ICP-proces heeft, gevolgd door een enkele elektrodialysefase die "het energieverbruik minimaliseerde terwijl het proces zelfreinigend blijft", aldus MIT. .
"Hoewel het waar is dat sommige geladen deeltjes kunnen worden gevangen op het ionenuitwisselingsmembraan, als ze vast komen te zitten, keren we gewoon de polariteit van het elektrische veld om en kunnen de geladen deeltjes gemakkelijk worden verwijderd", voegde collega-onderzoeker Junghyo Yoon eraan toe.
Voor de eenvoud zijn ICP-stacks gemodulariseerd: met zes modules in de eerste fase en vervolgens drie in de tweede.
Water met 2.5-45 g/liter zout (van brak tot zeewater) kan worden omgezet in drinkwater van de Wereldgezondheidsorganisatie met een stroomverbruik van 0.4 tot 26.6 Wh/liter.
Ontworpen om te worden bediend door niet-experts, heeft het prototype van <10 kg (zie foto's) een enkele knop om ontzilting en zuivering te starten, plus een melding om aan te geven wanneer het zoutgehalte en het aantal deeltjes acceptabel zijn om te drinken. Het is aangetoond dat het direct uit zee drinkbaar water produceert met 0.3 liter/uur voor 20 Wh/liter.
"Dit is echt het hoogtepunt van een reis van 10 jaar die ik en mijn groep hebben gemaakt", zegt projectleider Han. "We hebben jarenlang gewerkt aan de fysica achter individuele ontziltingsprocessen, maar al die vooruitgang in een doos stoppen, een systeem bouwen en het demonstreren in de oceaan, dat was echt een zinvolle en lonende ervaring voor mij."
Het werk is gepubliceerd als 'Portable seawater ontziltingssysteem voor het genereren van drinkbaar water op afgelegen locaties' in Environmental Science & Technologie – de ondersteunende informatie kan zonder betaling worden bekeken.