水の確保が難しい地域では、海水を飲料水に変える「淡水化装置」が重宝されます。

特に、どこでも利用できる携帯型の淡水化装置は、離島や船で大いに役立つでしょう。

しかし、従来の装置は何度もフィルターを交換しなければならず、不便でした。

そこでアメリカ・マサチューセッツ工科大学(MIT)の電子工学者ジョンヨン・ハン氏ら研究チームは、フィルターいらずの携帯型淡水化装置を開発しました。

ボタン1つで簡単に海水から飲み水を作り出せるのです。

研究の詳細は、2022年4月14日付の科学誌『Environmental Science and Technology』に掲載されています。

目次
フィルターありの携帯型淡水化装置はエネルギー効率が悪い
ボタン1つで動作する「フィルターなしの淡水化装置」

フィルターありの携帯型淡水化装置はエネルギー効率が悪い

市販されている淡水化装置の多くは、交換フィルターを用いて海水に含まれる粒子(塩分や細菌、ウイルス)を取り除きます。

しかし、海水がフィルターを通過するためには、高圧ポンプで強く押し出してもらわなければいけません。

そのため携帯用に小型化するのは難しいのです。

海水を飲水に変える! MITが開発した「フィルターいらずの携帯型淡水化装置」
(画像=フィルターを使った従来の淡水化システム / Credit:Depositphotos、『ナゾロジー』より 引用)

もちろん、いくつかの装置は既に小型化されていますが、ほとんどの場合、エネルギー効率が犠牲になっています。

たくさんのエネルギーを使って少量の飲料水しか得られないのです。

またフィルターを何度も交換しなければならず、遠隔地で利用できても、面倒で煩わしい部分が多かったようです。

では、これらの課題点を一気に解決することはできるでしょうか?

ハン氏ら研究チームは、フィルターに頼らない新しい携帯型淡水化装置を開発することにしました。

ボタン1つで動作する「フィルターなしの淡水化装置」

新しく開発された携帯型淡水化装置には、ハン氏らが10年以上前に開発した技術が利用されています。

その技術は、ICP(ion concentration polarization)と呼ばれており、フィルターを利用せずに、海水内の粒子を取り除くことが可能です。

海水を飲水に変える! MITが開発した「フィルターいらずの携帯型淡水化装置」
(画像=新しい淡水化システム「ICP」 / Credit:J-WAFS at MIT(YouTube)_2021 World Water Day Judges Choice: Creative Communication – Portable Desal. Unit For Hydration(2021)、『ナゾロジー』より 引用)

ICPプロセスでは、水路(水の流れ)の上下に配置された膜に電圧をかけます。

膜がプラスまたはマイナスに帯電した粒子(塩分子、細菌、ウイルス)を引きよせて取り除き、第2の水路から排出するのです。

これにより、消費電力の小さい低圧ポンプでも、浮遊物質と溶解性物質の両方を除去できます。

そしてチームは、ICPと既存の技術を組み合わせて、エネルギー使用量をさらに抑えた携帯用淡水化装置の開発に成功。

装置は10kg未満であり、1時間あたり0.3リットルの飲料水を生成できます。

しかも1リットル当たりの消費電力はわずか20Wでした。

これは1時間保温の炊飯器と同じくらいの消費電力です。

海水を飲水に変える! MITが開発した「フィルターいらずの携帯型淡水化装置」
(画像=30分でコップ1杯の飲料水を生成 / Credit:J-WAFS at MIT(YouTube)_2021 World Water Day Judges Choice: Creative Communication – Portable Desal. Unit For Hydration(2021)、『ナゾロジー』より 引用)

実際に海岸で行われたテストでは、装置とつながったチューブを海水に投入してから30分で、コップ1杯ほどの飲料水が出てきました。

淡水化された飲料水は、世界保健機関(WHO)の水質ガイドラインをクリアしています。

世界中の多くの人が、この装置の実用化から益を得るはずです。

とはいえ現段階では、この装置をつくるために高価な材料を使用しなければいけません。

チームは「低コストの材料を使った同様のシステムが登場したらいいですね」と述べており、さらなる進展を見据えています。


参考文献
From seawater to drinking water, with the push of a button

元論文
Portable Seawater Desalination System for Generating Drinkable Water in Remote Locations


提供元・ナゾロジー

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