Efek Marangoni bisa digunakan untuk mendapatkan air tawar dari laut

Sebuah studi yang dilakukan di Turin Polytechnic, bekerja sama dengan Massachusetts Institute of Technology (DENGAN), dan diterbitkan dalam jurnal Energy and Environmental Science, menampilkan perangkat desalinasi surya yang mampu menghilangkan garam yang terakumulasi secara spontan. Di masa depan, penemuan ini dapat mengarah pada pengembangan sistem desalinasi berkelanjutan dengan efisiensi yang stabil dari waktu ke waktu.

Tumit utama dari teknologi desalinasi air adalah kristalisasi partikel garam di dalam berbagai komponen perangkat. Fenomena obstruksi ini menyebabkan penurunan kinerja seiring waktu, sehingga membatasi daya tahan perangkat ini. Mengatasi masalah ini penting untuk memastikan produksi air tawar yang konsisten dari waktu ke waktu. Material berstruktur nano inovatif dengan sifat anti-obstruksi baru-baru ini telah diusulkan, dengan potensi untuk membatasi akumulasi garam. Namun, mahalnya bahan-bahan ini menghalangi produksi prototipe komersial skala besar.

Berdasarkan masalah ini, tim insinyur dari Departemen Energi Politeknik Turin (SMaLL), bekerja sama dengan Institut Teknologi Massachusetts (MIT), telah mempelajari mekanisme yang mendasari pengangkutan partikel garam dalam perangkat desalinasi. Studi dimulai setelah menemukan ketidakkonsistenan antara observasi eksperimental dan model teoritis klasik transportasi garam. Secara khusus, para insinyur Politeknik Turin, setelah lebih dari dua tahun penelitian numerik dan laboratorium yang didanai oleh Compagnia di San Paolo (proyek MITOR) dan CleanWaterCenter (CWC), telah menunjukkan bahwa perbedaan besar dalam pengangkutan garam disebabkan oleh apa yang disebut efek Marangoni. Berdasarkan penemuan ini, peneliti dari Turin Polytechnic (Matteo Morciano, Matteo Fasano, Eliodoro Chiavazzo dan Pietro Asinari, yang juga menjabat sebagai direktur ilmiah di National Institute for Metrological Research – INRiM) dan MIT ( Svetlana V. Boriskina) telah menciptakan prototipe yang mampu mendesalinasi air laut secara berkelanjutan dan secara spontan menghilangkan garam yang terkumpul selama operasi.

Efek Marangoni adalah fenomena yang juga ada di alam, yang dapat diamati dalam kehidupan sehari-hari: Dalam larutan air, molekul cair berinteraksi satu sama lain melalui ikatan antarmolekul yang menghasilkan gaya yang disebut “gaya kohesi”. Dua larutan dengan konsentrasi berbeda akan memiliki gaya kohesif yang berbeda. Adanya variasi konsentrasi ini dan, oleh karena itu, gaya kohesif, menyebabkan cairan keluar dari daerah dengan konsentrasi rendah, menghasilkan proses pencampuran kembali. Efek ini bertanggung jawab atas “air mata” anggur yang teramati di dinding kaca saat diguncang. Oleh karena itu, efek Marangoni, akibat perubahan konsentrasi dalam zat cair, dapat dirancang dan dimanfaatkan untuk meningkatkan campuran larutan dengan konsentrasi yang berbeda. Dalam perangkat desalinasi kami (di mana solusi yang diolah didasarkan pada air laut pada konsentrasi yang berbeda), fenomena ini mencegah akumulasi garam di evaporator, memastikan produktivitas air suling yang konstan dan tahan lama serta melindungi komponen target. kerusakan. Oleh karena itu, strategi kami adalah merancang perangkat yang mampu memaksimalkan efek ini, mencapai langkah lebih jauh menuju aplikasi komersial perangkat di masa mendatang “, jelas Matteo Morciano, peneliti dari Departemen Energi Politeknik Turin dan penulis pertama dari penelitian.

Dalam versi saat ini dan dengan mempertimbangkan area penyerapan energi matahari sekitar satu meter persegi, perangkat desalinasi dapat memasok lebih dari 15 liter air per hari. Selain itu, berkat efek Marangoni, proses penghilangan garam hingga 100 kali lebih cepat daripada prediksi berdasarkan difusi spontan, sehingga mendukung pemulihan cepat sifat-sifat komponen.

Hasil penelitian ini dimuat di jurnal bergengsi Ilmu energi dan lingkungan, dapat memiliki implikasi penting dalam desain material generasi baru dan perangkat desalinasi, yang akan memungkinkan mereka untuk secara spontan “membersihkan sendiri” garam yang terkumpul dan memastikan kinerja yang stabil dan tahan lama. Penelitian lebih lanjut saat ini sedang dilakukan di CleanWaterCenter of the Turin Polytechnic, dengan tujuan membuat prototipe dapat diindustrialisasi dan lebih serbaguna.

Referensi: “Penyuling surya pasif dengan produktivitas tinggi dan penolakan garam didorong oleh efek Marangoni” oleh Matteo Morciano, Matteo Fasano, Svetlana V. Boriskina, Eliodoro Chiavazzo dan Pietro Asinari, 14 September 2020, Ilmu energi dan lingkungan.
DOI: 10.1039 / D0EE01440K

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Genom manusia modern tertua, direkonstruksi menggunakan DNA tengkorak berusia 45 tahun

Tengkorak dari Gua Zlatyk dekat Praha ini adalah milik orang modern paling awal yang diketahui di Eropa. Penulis: Marek Jantach Tengkorak fosil seorang wanita...

Peralihan rahasia yang luar biasa terbuka yang dapat merevolusi pengobatan serangan jantung

Para peneliti di Victor Chang Institute for Heart Research di Sydney telah menemukan gen baru yang penting yang kami harap dapat membantu jantung manusia...

Newsletter

Subscribe to stay updated.