Ученые из Китая разработали новую технологию, которая с помощью солнечной энергии позволяет одновременно опреснять морскую воду и извлекать из неё ценнейший элемент — бор. Исследование, проведенное в Северо-Западном университете сельского и лесного хозяйства, представляет собой потенциальный прорыв в области ресурсной безопасности и устойчивого опреснения.
Разработанный научной группой под руководством Фань Чжимина специальный композитный гель MMS способен под действием солнечного света вытягивать морскую воду вверх через процесс испарения и улавливать атомы бора до того, как они смогут улетучиться. Ключевыми компонентами геля являются наноматериал MXene, обладающий высокой фототермической эффективностью, и оксид магния, выступающий в роли адсорбента для бора.
Бор является стратегически важным легким элементом. Он используется в твердых видах топлива для прямоточных воздушно-реактивных двигателей, которые применяются в некоторых перспективных китайских гиперзвуковых вооружениях. Кроме того, бор — ключевой компонент мощных неодимовых магнитов, широко востребованных в промышленности и военной сфере. При этом Китай, являясь крупнейшим в мире потребителем бора, не входит в число его основных производителей, завися от поставок из Турции и США.
Лабораторные испытания показали, что под воздействием солнечного света гель способен производить 2,14 килограмма пресной воды с квадратного метра в час и накапливать 225,52 миллиграмма бора за девять часов. Последующие полевые испытания в Гонконге подтвердили практический потенциал технологии, продемонстрировав эффективное извлечение бора и производство пресной воды даже в условиях слабой солнечной радиации. Важно, что в полученной дистиллированной воде ионы бора обнаружены не были, что решает проблему его потенциальной опасности для здоровья при длительном употреблении опресненной воды.
Авторы исследования, опубликованного 7 ноября в журнале Science Bulletin, подчеркивают, что одновременное извлечение пресной воды и бора из моря с минимальными энергозатратами открывает многообещающие перспективы для решения взаимосвязанных проблем нехватки воды, энергии и ресурсов. Ученые также отмечают, что добытый бор может быть использован и в сельском хозяйстве для повышения урожайности. В то же время для широкомасштабного внедрения технологии потребуется дальнейшее обсуждение вопросов стоимости и масштабируемости.