Bir Düğmeyle Deniz Suyunu İçme Suyuna Dönüştüren Cihaz

Massachusetts Institute of Technology (MIT)'li araştırmacılar, içme suyu üretmek için partikülleri ve tuzları süzebilen, 10 kilogramdan hafif taşınabilir, tuzdan arındırma ünitesi geliştirdi.

DEVCOM, Abdul Latif Jameel Su ve Gıda Sistemleri Laboratuvarı (J-WAFS), Northeastern Üniversitesi Deneysel Yapay Zeka Doktora Sonrası Burs Programı ve Roux AI Enstitüsü tarafından finanse edilen çalışma kapsamında araştırmacılar, filtrelere veya yüksek basınçlı pompalara ihtiyaç duymadan temiz içme suyu üreten portatif bir tuzdan arındırma ünitesi tasarladı. Bir cep telefonu şarj cihazından daha az güç gerektiren bavul büyüklüğündeki ünite, çevrimiçi olarak yaklaşık 50 ABD Doları karşılığında satın alınabilen küçük, taşınabilir bir güneş paneliyle de çalıştırılabiliyor. Cihaz sayesinde Dünya Sağlık Örgütü kalite standartlarının da üstünde bir kaliteye sahip içme suyu üretilebiliyor.

Suyun filtrelerden geçmesini gerektiren diğer portatif tuzdan arındırma ünitelerinin aksine, bu cihaz içme suyundaki partikülleri gidermek için elektrik gücünden yararlanıyor ve bu şekilde yedek filtre ihtiyacını ortadan kalkarak uzun vadeli bakım gereksinimleri büyük ölçüde azalıyor.

Portatif ünitenin küçük adalardaki topluluklar veya uzun yol denizcilik ile kargo gemileri gibi uzak ve kaynakları ciddi şekilde sınırlı alanlarda konuşlandırılması olası görünüyor. Doğal afetlerden kaçan mültecilere veya uzun süreli askeri operasyonlar yürüten askerlere yardım etmek için de cihazdan yararlanabileceği söyleniyor.

Elektronik Araştırma Laboratuvarı’nın (RLE) bir üyesi olan bilgisayar ve biyoloji mühendisliği profesörü Jongyoon Han ünite hakkındaki görüşlerini “Bu gerçekten benim ve grubumun çıktığı 10 yıllık bir yolculuğun doruk noktası. Bireysel tuzdan arındırma işlemlerinin arkasındaki fizik üzerinde yıllarca çalıştık, ancak tüm bu ilerlemeleri bir kutuya sığdırmak, bir sistem oluşturmak ve bunu okyanusta göstermek benim için gerçekten anlamlı ve ödüllendirici bir deneyimdi” şeklinde özetliyor.

Elektronik Araştırma Laboratuvarı’ndaki araştırmaya katılan ekip; araştırma bilimcisi Junghyo Yoon, Hyukjin J. Kwon, Northeastern Üniversitesi’nden SungKu Kang ve U.S. Army Combat Capabilities Development Command (DEVCOM)’den Eric Brack gibi isimlerden oluşuyor.

Filtresiz teknoloji
Araştırma bilimcisi Junghyo Yoon, piyasada mevcut olan portatif tuzdan arındırma ünitelerinin, suyu filtrelerden geçirmek için tipik olarak yüksek basınçlı pompalar gerektirdiğini ve bunların cihazın enerji verimliliğinden ödün vermeden minyatürleştirilmesinin çok zor olduğunu açıklıyor.

Üniteler, 10 yılı aşkın bir süre önce Jongyoon Han’ın araştırma grubunun öncülüğünü yaptığı iyon konsantrasyonu polarizasyonu (ICP) adlı bir teknikle üretilmiş. ICP suyu filtrelemek yerine işlemi bir su kanalının üstüne ve altına yerleştirilen plakalara bir elektrik alanı uygulayarak çalışıyor. Plakalar yanlarından geçerken tuz molekülleri, bakteriler ve virüsler dahil olmak üzere pozitif veya negatif yüklü parçacıkları itiyor Yüklü parçacıklar, boşaltılan ikinci bir su akışına yönlendiriliyor.

Ancak ICP tekniği, kanalın ortasında yüzen tüm tuzları her zaman ortadan kaldıramayabiliyor. Bu nedenle araştırmacılar, kalan tuz iyonlarını gidermek için elektrodiyaliz olarak bilinen ikinci bir işlemi sisteme dahil etmeyi planlıyor.

Yoon ve Kang, ICP ve elektrodiyaliz modüllerinin ideal kombinasyonunu bulmak için yapay zekadan faydalanıyor. Optimum kurulum, suyun ilk aşamada altı modülden, ardından ikinci aşamada üç modülden ve ardından tek bir elektrodiyaliz işleminden geçtiği iki aşamalı bir ICP işlemini içeriyor. Bu şekilde prosesin kendi kendini temizlemeye devam etmesini sağlanırken enerji kullanımı da en aza indiriliyor.

Ekip ICP ve elektrodiyaliz modüllerini, enerji verimliliklerini artırmak ve taşınabilir bir cihazın içine sığmalarını sağlamak için küçülterek yerleştirmiş. Cihaz, uzman olmayan kullanıcılar için tek bir düğmeyle çalıştırılabilecek şekilde tasarlanmış. Tuzluluk seviyesi ve partikül sayısı belirli eşiklere düştüğünde, cihaz kullanıcıya suyun içilebilir olduğunu bildiriyor. Araştırmacılar ayrıca, üniteyi kablosuz olarak kontrol edebilen, güç tüketimi ve su tuzluluğu hakkında gerçek zamanlı verileri rapor edebilen bir akıllı telefon uygulaması da geliştirmiş.

Ekip, cihaz için farklı tuzluluk ve bulanıklık seviyelerine sahip su kullanılarak laboratuvar deneyleri yaptıktan sonra, cihazı Boston’daki Carson Beach’te sahada test etmiş.

Yoon ve Kwon kutuyu kıyıya yakın bir yere koyarak besleme borusunu suya atmış. Yaklaşık yarım saat içinde cihaz plastik bir bardağı temiz, içilebilir suyla doldurmuş. Sonuçta Dünya Sağlık Örgütü kalite yönergelerini aşacak kalitede bir içme suyu elde edilmiş.

Yoon, teknolojiyi ticarileştirmek için başlatmayı planladığı bir girişimle cihazı daha kullanıcı dostu hale getirmeyi ve enerji verimliliğini ve üretim hızını artırmayı umuyor.

Han, laboratuvarda son on yılda öğrendiği dersleri, içme suyundaki kirleticileri hızla tespit etmek gibi tuzdan arındırmanın ötesine geçen su kalitesi sorunlarına uygulamak istiyor.