안개를 포착해 깨끗한 물로 바꾸는 새로운 시스템

Nov 21, 2023

ETH 취리히

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취리히연방공과대학(ETH Zurich) 연구진은 태양광 발전을 이용해 달리는 동안 대기 중 안개를 포착하는 동시에 오염물질을 제거하는 시스템을 개발했다.

수확 및 수처리 시스템은 안개를 포착하는 태양광 활성화 반응 코팅이 있는 금속 와이어 메쉬로 구성됩니다. 그런 다음 물방울이 아래 용기로 흘러내립니다. 메쉬는 특별히 선택된 폴리머와 이산화티타늄의 혼합물로 코팅되어 있으며, 이는 화학 촉매제 역할을 하고 오염 물질 분자를 무해한 입자로 분해합니다.

"우리 시스템은 안개를 수확할 뿐만 아니라 수확한 물도 처리합니다. 즉, 인구 밀도가 높은 도심과 같이 대기 오염이 있는 지역에서 사용할 수 있습니다."라고 Max Planck의 과학자이자 논문 공동 저자인 Ritwick Ghosh는 말했습니다. 고분자 연구 연구소.

이 시스템은 유지 관리가 거의 또는 전혀 필요하지 않으므로 에너지 효율적입니다. 촉매를 재생하기 위해 정기적으로 적은 UV 선량을 사용하면 에너지가 거의 필요하지 않습니다. 연구진은 보도 자료에서 30분의 햇빛만으로도 티타늄 산화물을 24시간 동안 재활성화하기에 충분하다고 주장합니다.

이 특성은 햇빛이 충분하지 않은 지역에 필수적입니다.

연구원들은 실험실과 취리히의 작은 식물에서 수집된 안개를 테스트했습니다. 이는 새로 개발된 시스템이 실제 환경에서 어떻게 작동하는지에 대한 우리의 이해를 제한하기 때문에 연구의 위험 신호입니다.

보도 자료에 따르면 연구원들은 인공적으로 생성된 실험실 안개에서 물의 8%를 수집하고 첨가된 디젤 방울과 비스페놀 A와 같은 유기 화합물의 94%를 분해했습니다.

“냉각탑에서는 증기가 대기 중으로 빠져나갑니다. 내가 살고 있는 미국에서는 발전소를 냉각시키기 위해 많은 양의 담수를 사용합니다.”라고 논문의 또 다른 공동 저자이자 버클리 캘리포니아 대학교 교수인 Thomas Schutzius가 말했습니다.

“이 물이 빠져나가기 전에 일부를 포획하고 환경으로 다시 되돌리고 싶을 경우를 대비해 순수한지 확인하는 것이 합리적일 것입니다.”라고 그는 덧붙였습니다.

연구자들은 연구를 통해 물 부족이라는 세계적인 문제를 해결하고자 합니다. 담수원이 충분하더라도 최신 시스템을 통해 물 수확 시스템을 더욱 발전시킬 수 있습니다.

이 연구는 동료 심사를 거친 과학 저널 Nature Sustainability에 게재되었습니다.

연구 개요:

대기 중 물 수확은 천연 수자원에서 멀리 떨어진 지역에 분산되고 지속 가능한 담수 공급을 제공합니다. 그러나 중요한 과제는 안개와 같은 수원이 특히 인구 밀집 지역 근처의 대기 오염 물질로 인해 오염될 수 있다는 것입니다. 여기에서는 유기 오염물질을 분해하는 동시에 고효율로 안개를 포착할 수 있는 합리적으로 설계된 시스템을 보여줍니다. 우리 디자인의 핵심은 폴리머 매트릭스에 내장된 아나타제 이산화티타늄 나노입자로 코팅된 철망입니다. 일단 햇빛에 의해 활성화되면, 광활성 이산화티타늄 층은 햇빛이 없는 경우에도 디젤과 같은 유기 분자를 분해합니다. 또한 메시 표면의 습윤성은 물 추출을 향상하도록 설계되었습니다. 실외 테스트에서 장치는 우수한 안개 수확 성능과 85% 이상의 수처리 효율성을 유지할 수 있습니다. 우리 연구에서 입증된 수동적 정화를 통한 지속적인 물 생산은 물 부족 문제를 해결하기 위한 에너지 프리 솔루션을 제공합니다.