Dünya'nın yüzeyinin yaklaşık %71'i su ile kaplı olmasına rağmen, bu suyun büyük çoğunluğu okyanuslarda tuzlu su formundadır. Tatlı su kaynakları ise oldukça sınırlıdır ve bu da içilebilir suyun kıt bir kaynak olduğu anlamına gelir. İklim değişikliği, şehirleşme, kirlilik ve artan dünya nüfusu gibi etkenler, mevcut tatlı su kaynaklarını tehdit etmektedir. Dünya genelinde 2 milyardan fazla insan, içilebilir suyu kirli kaynaklardan temin etmekte ve bu durum kolera, ishal gibi ciddi sağlık sorunlarına yol açabilmektedir.
Tuzlu suyun tatlı suya dönüştürülmesi, yani deniz suyu arıtma işlemleri, bu soruna bir çözüm olarak görülmektedir. Güneş enerjisiyle çalışan arıtma sistemleri, bu alanda önemli bir potansiyel taşımaktadır. Ancak mevcut sistemlerin ölçeklendirilmesinde bazı zorluklar yaşanmaktadır. Gözenekli malzemelerin buharlaşmayı hızlandırmak için güneş enerjisiyle ısıtılması prensibine dayanan bu sistemlerde, malzemenin gözeneklerinin küçüklüğü ve kalın yapısı, su buharının çıkışını engelleyerek verimliliği düşürebilmektedir.
Hong Kong Politeknik Üniversitesi'nden araştırmacı Xi Shen ve ekibi, bu soruna çözüm bulmak amacıyla daha verimli bir aerogel geliştirdi. Geliştirilen bu aerogel, önceki yöntemlere kıyasla deniz suyunu tatlı suya dönüştürmede çok daha yüksek bir verimlilik sergiliyor.
Shen, bir çalışma yayınında yaptığı açıklamada, gözenekli buharlaştırıcıların performansını belirleyen temel faktörlerin ısı lokalizasyonu, su taşınması ve buhar taşınması olduğunu belirtiyor. Araştırmacılar, buhar çıkışını artırmak için aerogel yapısında ince sınırlar ve uzun, homojen dağılmış mikroskobik gözenekler tasarlamışlar. Her bir katman, bir sonraki katmanın üzerine basılacak şekilde baskı sonrası dondurulmuş, böylece katı bir yapı elde edilmiş.
Shen ve ekibi, geliştirdikleri aerogeli bir bardak deniz suyuna daldırıp üzerine şeffaf plastik bir kapak yerleştirerek denediler. Güneş ışığı plastiğin içinden geçerken aerogeli ısıttı ve su buharlaştı. Buhar, kapakta yoğunlaşarak bir huni aracılığıyla ayrı bir kaba aktarıldı. Bu sistem, yaklaşık olarak 3 yemek kaşığı içilebilir su üretti. Bu yeni aerogelin dayanıklı olması ve ölçeklendirme yapıldığında bile verimliliğini koruması, büyük ölçekli uygulamalar için önemli bir potansiyel sunmaktadır.
Araştırmacılar, aerogel'in performansını bir hafta boyunca test ettiklerinde herhangi bir düşüş gözlemlemediklerini belirtiyorlar. Teknolojinin erken aşamalarında olmalarına rağmen, uzun vadeli performansı görmek için gerçek dünya testleri yapmayı planlıyorlar. Su arıtma teknolojilerindeki bu gelişme, temiz suya erişim konusunda umut verici bir adım olarak görülüyor.
