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マサチューセッツ工科大学の研究者らは、粒子や塩分を除去して飲料水を製造する重さ10kg未満のポータブル脱塩装置を開発した。
スーツケースサイズのこのデバイスは、携帯電話の充電器よりも消費電力が少なく、オンラインで約50ドルで購入できる小型のポータブルソーラーパネルからも電力を供給できます。世界保健機関の基準を超える飲料水を自動的に生成します。このテクノロジーは、ユーザーフレンドリーなデバイスにパッケージ化されており、ボタンを押す.
水がフィルターを通過する必要がある他のポータブル浄水器とは異なり、このデバイスは電気を使用して飲料水から粒子を除去します。フィルター交換が不要で長期メンテナンスの負担が大幅に軽減されます。
これにより、小さな島のコミュニティや沖合の貨物船など、遠隔地で資源が非常に限られた地域にユニットを配備できる可能性があります。また、自然災害から逃れる難民や長期の軍事作戦に従事する兵士を支援するためにも使用できます。
「これはまさに、私と私のチームにとっての10年間の旅の集大成です。私たちは長年にわたり、さまざまな淡水化プロセスの背後にある物理学に取り組んできましたが、これらすべての進歩をボックスに収め、システムを構築して海洋で実行します。それは私にとって非常にやりがいのある、やりがいのある経験でした」と主著者であり、電気工学、コンピューターサイエンス、生物工学の教授であり、エレクトロニクス研究所（RLE）のメンバーでもあるジョンユン・ハン氏は述べた。
カーン氏には、筆頭著者のジュンギョ・ユン氏（RLEフェロー）、ヒョクジン・J・クォン氏（元博士研究員）、ソンク・カン氏（ノースイースタン大学博士研究員）、米陸軍戦闘能力開発司令部（DEVCOM）のエリック・ブラック氏が加わった。この研究は、『Environment Science & Technology』誌にオンラインで掲載されました。
ユン氏は、商用のポータブル淡水化プラントでは通常、フィルターに水を通すために高圧ポンプが必要だが、ユニットのエネルギー効率を損なうことなく小型化するのは難しいと説明した。
その代わりに、彼らのデバイスは、カーン氏のグループが 10 年以上前に開発したイオン濃度分極 (ICP) と呼ばれる技術に基づいています。ICP プロセスでは、水を濾過する代わりに、水路の上下にある膜に電場を加えます。塩分子、細菌、ウイルスなどの正または負に帯電した粒子が膜を通過すると、膜から反発されます。荷電粒子は第 2 の水流に導かれ、最終的に排出されます。
このプロセスにより、溶解および浮遊固体が除去され、きれいな水がチャネルを通過できるようになります。ICP は低圧ポンプのみを必要とするため、他の技術に比べて消費エネルギーが少なくなります。
しかし、ICP は常に水路の中央に浮遊するすべての塩を除去するとは限りません。そこで研究者らは、電気透析と呼ばれる 2 番目のプロセスを実行して、残っている塩イオンを除去しました。
Yun と Kang は機械学習を使用して、ICP と電気透析モジュールの完璧な組み合わせを見つけました。最適なセットアップは、水が第 1 段階で 6 つのモジュールを通過し、次に第 2 段階で 3 つのモジュールを通過し、その後電気透析プロセスが続く 2 段階の ICP プロセスで構成されます。これにより、エネルギー消費が最小限に抑えられ、プロセスが自動洗浄されます。
「確かに一部の荷電粒子はイオン交換膜に捕捉される可能性がありますが、捕捉された場合には、電場の極性を変えるだけで簡単に荷電粒子を除去できます」とユン氏は説明した。
ICP と電気透析モジュールを縮小して収納することで、エネルギー効率が向上し、ポータブル ユニットに収まるようになりました。研究者らは、専門家以外でも自動脱塩と洗浄のプロセスを1台で開始できる装置を開発した。ボタン。塩分濃度と粒子数が特定のしきい値を下回ると、デバイスは水が飲める状態になったことをユーザーに通知します。
研究者らは、デバイスをワイヤレスで制御し、エネルギー消費量と水の塩分濃度に関するリアルタイムのデータを報告するスマートフォン アプリも作成しました。
さまざまな程度の塩分と濁度（濁度）の水で実験室で実験した後、この装置はボストンのカーソンビーチの現場でテストされました。
ユンさんとクォンさんは箱を岸辺に置き、餌箱を水の中に落とした。約 30 分後、装置はプラスチックのカップにきれいな飲料水を満たしました。
「最初の打ち上げでも成功したのはとてもエキサイティングで驚きました。しかし、私たちの成功の主な理由は、これまでに行った小さな改善の積み重ねだと思います」とカーン氏は言いました。
得られる水は世界保健機関の水質基準を超えており、この設備により懸濁物質の量は少なくとも 10 分の 1 に減少します。彼らのプロトタイプは、1 時間あたり 0.3 リットルの速度で飲料水を生成し、1 リットルあたりわずか 20 ワット時しか消費しません。
カーン氏によると、ポータブル システムの開発における最大の課題の 1 つは、誰でも使用できる直感的なデバイスを作成することです。
ユン氏は、デバイスをより使いやすくし、エネルギー効率と性能を向上させるために立ち上げる予定のスタートアップを通じてこの技術を商業化したいと考えている。
研究室では、カーン氏は過去 10 年間に学んだ教訓を、飲料水中の汚染物質の迅速な検出など、淡水化を超えた水質問題に応用したいと考えています。
「これは間違いなくエキサイティングなプロジェクトであり、これまでの進歩を誇りに思っていますが、やるべきことはまだたくさんあります。」と彼は言いました。
例えば、「電気膜プロセスを使用したポータブルシステムの開発は、オフグリッドの小規模水淡水化のための独創的で興味深い手段である」一方で、特に水の濁度が高い場合、汚染の影響により、メンテナンスの必要性とエネルギーコストが大幅に増加する可能性があります。とニューヨーク大学アブダビ水研究センター所長で教授エンジニアのニダル・ヒラル氏は指摘しているが、彼はこの研究には関与していない。
「もう一つの制限は、高価な材料の使用です」と彼は付け加えた。「安価な材料を使用した同様のシステムを見るのは興味深いでしょう。」
この研究は、DEVCOM Soldier Center、Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Laboratory (J-WAFS)、ノースイースタン大学実験人工知能博士研究員フェローシップ プログラム、および Ru Institute of Artificial Intelligence から一部資金提供を受けました。
フォーチュン誌のイアン・マウント氏によると、マサチューセッツ工科大学エレクトロニクス研究所の研究者らは、海水を安全な飲料水に変えることができるポータブル浄水器を開発したという。マウント氏は、研究科学者のジョンユン・カーン氏と大学院生のブルース・クロフォード氏が製品を商品化するためにノナ・テクノロジーズを設立したと書いている。
マサチューセッツ工科大学の研究者らは、「水蒸気の凝縮から熱を回収し、全体の効率を向上させる複数層の蒸発器で構成される浮遊式脱塩装置を開発した」とCNNのニール・ネル・ルイス氏が報じた。「研究者らは、この装置を海上の浮遊パネルとして構成し、淡水を海岸に配管するか、海水タンクで使用して一世帯に供給するように設計できる可能性があると示唆している」とルイス氏は書いている。
MITの研究者は、塩水を飲料水に変えることができるスーツケースサイズのポータブル脱塩装置を開発しました。ボタンを押す、Fast CompanyのElisaveta M. Brandonが報告しています。この装置は「離島、沖合の貨物船、さらには水辺に近い難民キャンプの人々にとっても不可欠なツール」になる可能性があるとブランドン氏は書いている。
マザーボード記者のオードリー・カールトンは、MITの研究者が「太陽から発生する電場を利用して塩、細菌、ウイルスなどの荷電粒子をそらすフィルターレスのポータブル脱塩装置」を開発したと書いている。海面上昇により、不足はすべての人にとって深刻な問題となっています。私たちは暗い未来を望んでいませんが、人々がそれに備えられるよう支援したいのです。」
MITの研究者が開発した新しいポータブル太陽光発電淡水化装置は、飲料水を製造できるボタンを押す、デイリービーストのトニー・ホー・トラン氏によると。「この装置は従来の浄水器のようなフィルターに依存しません」とトラン氏は書いている。「代わりに、水を感電させて塩の粒子などのミネラルを水から除去します。」