간단한 공정으로 과일 찌꺼기를 물로 변환

Dec 05, 2023

태양열 증류기는 더럽거나 염분 있는 물을 정화하는 영리하고 간단한 수단을 제공하지만 작동 속도는 다소 느립니다. 성능을 향상시키는 새로운 소재가 나타났으며, 이는 폐기될 과일 폐기물로 만들어졌습니다.

가장 기본적인 형태의 기존 태양열 증류기는 투명한 덮개 아래에 놓인 마실 수 없는 물통으로 구성됩니다. 물은 태양에 의해 가열되면서 증발하여 덮개 안쪽 표면에 응결됩니다. 순수하고 깨끗한 물인 응축수는 덮개 아래로 흘러내려 별도의 음료 용기에 수집됩니다.

더럽고 짠 물을 더 빠른 속도로 데우기 위해 과학자들은 표면에 떠서 햇빛을 열로 변환하는 물질을 개발했습니다. 그리고 이러한 재료는 다양한 재료로 만들어졌지만 일반적으로 석탄에서 얻은 탄소를 사용합니다.

더 저렴하고 친환경적인 대안을 찾는 Asst. 싱가포르 난양기술대학교의 Edison Ang 교수와 동료들은 채굴할 필요가 없고, 가져가는 것이 무료이며, 그렇지 않으면 간단히 폐기될 과일 폐기물에 주목했습니다. 보다 구체적으로 과학자들은 코코넛 껍질, 오렌지 껍질, 바나나 껍질을 시험해 보았습니다.

간단한 2단계 탄화 과정에서 과일 폐기물을 850°C(1,562°F)에서 몇 시간 동안 가열한 후 몰리브덴 반응물과 혼합했습니다. 이를 통해 폐기물은 MXenes로 알려진 금속 계열에 속하는 2차원 몰리브덴 카바이드 시트로 변환되었습니다. 무엇보다도 MXene은 친수성(물을 끌어당기는 성질)이며 광열 변환 효율이 매우 높습니다.

작은 태양열 증류기에서 테스트했을 때, 광열 몰리브덴 탄화물의 정사각형 시트는 햇빛을 열로 변환하는 데 매우 효과적인 것으로 입증되었으며, 이는 기본 시뮬레이션 해수를 그렇지 않은 경우보다 훨씬 더 빠르게 증발시킵니다. 그리고 재료가 매우 다공성이기 때문에 수증기 방울이 재료를 통해 곧바로 상승하여 증류기 덮개 내부에 응결될 수 있었습니다.

코코넛 껍질에서 추출한 물질은 94%의 효율로 햇빛을 열로 변환하므로 가장 잘 작동했습니다.

Ang 교수와 그의 팀은 현재 이 기술을 더욱 발전시키고 있으며 상용화를 돕기 위해 업계 파트너를 찾고 있습니다.

출처: 난양기술대학교