Bekalan air minum bersih selalu dianggap sebagai hak asasi manusia di banyak wilayah, tetapi keadaan di banyak tempat di dunia sangat berbeza. Dunia Ketiga telah berjuang untuk mendapatkan air minum yang bersih. Sistem sanitasi aluminium berasaskan laser baru dapat membantu negara membangun menyediakan air bersih dan menyelamatkan nyawa.
Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Subhash Singh dari Institut Optik di University of Rochester di New York percaya bahawa sanitasi air berasaskan solar mungkin merupakan kunci untuk menyediakan air bersih yang mampan kepada penduduk dunia yang berkembang pesat. Hasil kajian itu diterbitkan dalam jurnal Nature Sustainability.
Organisasi Kesihatan Sedunia telah menyenaraikan sinaran ultraviolet untuk mensterilkan botol lutsinar dan mensterilkan bekas legap sebagai kaedah untuk membersihkan air dalam jangka masa tertentu. Terdapat juga banyak sistem di pasar yang menggunakan sinar matahari untuk membersihkan air. Tetapi sistem ini mempunyai kelemahan yang jelas: masalah skalabiliti. Sistem yang dapat membasmi kuman sekelompok kecil orang atau keluarga mungkin tidak begitu berguna ketika membasmi kuman seluruh bandar atau desa. Ditambah dengan biaya terkait sistem pembasmian kuman air, 1 dari 9 orang (sekitar 785 juta orang) tidak dapat memperoleh air bersih. Antaranya, 1 juta orang mati setiap tahun kerana kekurangan air bersih.
Pasukan penyelidik menemui beberapa masalah dengan sistem sanitasi air semasa, terutama masalah penyejatan antara muka yang didorong oleh suria. Ini termasuk, tetapi tidak terbatas pada: ketidakmampuan untuk mengawal had penjejakan suria dari penyejat antara muka, yang bermaksud bahawa apabila sudut matahari berubah, kepekatan optik akan menurun, mengakibatkan penurunan kemampuan pembasmian kuman. Masalah lain adalah kesan penyekat yang sangat mengurangkan kecekapan peralatan.
Oleh kerana sistem pensterilan solar semasa menggunakan" bottom-up" sistem pemanasan, sebahagian besar tenaga yang dihasilkan akan hilang melalui penyejatan air dan udara. Beberapa sistem menyelesaikan masalah kecekapan ini dengan memperkenalkan sistem penjanaan tenaga terma suria di antara muka udara / air. Oleh kerana permukaan ini terapung di atas air, tidak dapat diposisikan secara tepat untuk menghadapi cahaya yang terjadi, dan masalah tersumbat akan diperburuk oleh kontak dengan air inti.
Di samping itu, ada masalah yang sangat penting: pembersih solar semasa hanya dapat menghilangkan pencemaran biologi. Terdapat juga sebilangan besar pencemar lain, terutama logam berat, yang belum dirawat.
Pasukan mencadangkan menggunakan permukaan dengan penyerapan air super dan penyerapan cahaya super untuk membersihkan air dengan tenaga suria. Permukaan ini dengan penyerapan air super dan penyerapan cahaya super terdiri daripada aluminium, yang senang diperoleh dan kosnya rendah.
Walau bagaimanapun, aluminium tradisional yang tidak dirawat tidak mempunyai sifat berpori yang diperlukan untuk penyerapan air. Selain itu, permukaannya dipantulkan, sehingga tidak menyerap cahaya. Untuk menyelesaikan masalah ini, pasukan penyelidik menggunakan laser aluminium dengan denyutan laser femtosecond. Permukaan berpori yang dihasilkan oleh rawatan laser ini membolehkan air mengalir pada kelajuan stabil sekitar 2 milimeter sesaat di bawah pengaruh graviti. Ini bermaksud bahawa air dapat diangkut ke permukaan penyerapan solar untuk pembasmian kuman.
Oleh itu, permukaan berliang ini boleh dipasang di platform terapung pada sudut apa pun untuk meningkatkan kejadian sinaran suria. Ini juga bermaksud bahawa panel ini disambungkan ke sistem penjejakan matahari untuk mengesan lintasan sinar matahari&# 39 dan menjaga tahap pembasmian kuman dalam keadaan terbaik.
Para penyelidik juga memberi tumpuan kepada bentuk permukaan berpori ini dan bagaimana ia menghilangkan haba melalui air. Mereka mendapati bahawa permukaan berbentuk U dapat meminimumkan hubungan dengan permukaan air, menjadikannya model paling efisien pada masa ini. Setakat ini, kadar penyejatan yang dicatatkan oleh pasukan bahkan melebihi peralatan yang sesuai dalam keadaan operasi yang 100% cekap.
Pasukan penyelidik tidak hanya menguji air yang tercemar secara biologi, tetapi juga menguji air yang tercemar oleh bahan pencemar lain seperti logam, sisa isi rumah dan pertanian. Penyelidikan mereka mendapati bahawa ketumpatan air menurun sebanyak 4 hingga 5 susunan magnitud. Memenuhi standard WHO untuk air minuman yang selamat.