오늘 영상의 일부는 Larq에서 가져왔습니다.
많은 연구자들은 미국 남서부와 세계의 다른 지역에서 볼 수 있는 것과 같이
담수 위기를 해결하는 데 도움이 되는
담수화 및 기타 담수 기술을 개선할 방법을 찾고
있습니다. 현재 사용 가능한 것과 비교하여 효율성과 품질 모두 에서 몇 가지 유망한 발전이 있습니다.
이러한 새로운 기술을 사용하면 은유적인 버튼을 눌러 공중에서 물을 뽑아낼 수 있습니다.
그래서 그것이 마침내 우리가 찾고 있는 답이 될까요? 이에 대한 결정을 내릴 수 있는지 봅시다.
담수는 훌륭한 이퀄라이저입니다. 당신이 누구이고 배경이 무엇이든
물은 우리의 생존과 삶의 방식에 매우 중요합니다. 우리 중 많은 사람들이 이 기본 자원
을 말 그대로 "탭"하고 있지만 우리 모두가 그렇게 운이 좋은 것은 아니며
가까운 장래에 더 많은 사람들이 동일한 딜레마에 직면할 수 있습니다.
일부 지역에서 지난 1,200년 동안 겪었던 최악의 가뭄을 겪고 있는 미국 남서부의 악화되는 가뭄을 살펴보십시오
. 기록적인 열, 주요 토양 수분 손실
및 역사적으로 낮은 저수지는 주변에 남아있을 가능성이 있는 일부 증상일 뿐입니다.
미국뿐만이 아닙니다. 세계 보건 기구(World Health Organization)는 7억 8,500만 명이
기본적인 식수 서비스조차 받지 못하고 있으며 2025년까지
세계 인구의 절반이 물 부족 지역이나 환경에서 살게 될
것이라고 보고합니다. 물은 지구 표면의 70%를 덮고
있지만 그 중 2.7%만이 담수이고
0.3%만이 인간이 그대로 사용할 수 있습니다. 이것은 집 근처에서 문제가 될 것입니다.
따라서 우리는 두 가지 옵션이 있습니다. 이미 가지고 있는 물을 늘리거나 다른 곳에서 찾을 수 있습니다
(이전에 사용할 수 없었던 97%의 물이 바람직함).
우리는 이미 물 수확 (빗물 수집) 및 담수화(
사람이 소비하기에 적합하도록 마실 수 없는 물 에서 용해된 염분을 제거)와
같은 기술을 통해 이를 수행하는 방법에 대한 아이디어를 가지고 있습니다 . 담수화는 특히 뒷마당에 이미 있는
막대한 양의 물을 사용하려는 해안 및/또는 시골 지역 사회의 큰 목표였습니다
.
이러한 담수화 기술은 일반적으로
열(일명 증류), 멤브레인(역삼투와 같은) 및 전하 기반(
이온 교환 프로세스 사용)의 세 가지 유형 중 하나입니다.
Thermal은 많은 양의 물을 하루에 수천 입방미터로 담수화하는 데 좋은 경향이 있습니다
(산업 수준에서 매력적임). 전하 기반 담수화는 소규모 시스템
(하루에 수백 입방 미터 이상)과 함께 기수 소스에 더 좋습니다. 그리고
아마도 가장 잘 알려진 막 기술은 거의 모든 생산 수준에 최적화될 수
있어 시장에서 가장 상업적으로 활용되는 담수화 기술 중 하나입니다.
그렇다면 왜 담수화 플랜트는 어디에나 있지 않습니까? 글쎄, 우리는 여전히
올바른 흐름을 찾으려고 노력하고 있습니다. 예를 들어, 담수화는 에너지 집약적 프로세스이므로
에너지 자금이 부족한 지역(예: 사우디 아라비아)에서는 비용이 많이 들 수 있습니다. 또한
염수 유출( 담수화 작업이 완료된 후 여분의 염분 및 기타 거친 물질
을 보유하는 잔류수라고도 함)으로 인한 환경 영향을 고려해야 합니다
. 무엇보다도, 현재 우리
모두가 가지고 있는 담수화 기술의 기술적 한계로 인해 담수화는 적어도 언뜻 보기에는 물에서 거의 죽은 것처럼 보입니다.
이것을 바꾸기로 결심한 연구원들이 꽤 있습니다. 진행 중인 많은 프로젝트 중에서
특히 두 가지가 흥미로운 헤드라인을 장식했으며 이를 뒷받침
하는 흥미로운 결과를 얻었습니다. 그것들은 많은 것 중 단지 두 개일 뿐이지만, 이것들은 앞으로 일어날 일의 빌딩 블록이 될 수 있습니다.
그것들은 대규모 물 수요를 해결하는 솔루션이 아닐 수도 있지만
, 특히 보다 표적화된 응용 분야 에 대한 담수 기술의 방향을 제시
합니다. 진보 중 하나는 필터 없이 버튼만 누르면 민물을 얻을 수 있고, 다른
하나는 사막 한가운데에서도 전원 없이 공기 중 물을 끌어낼 수 있다는 것입니다
. 그러나 그들은 과장된 가치가
있으며 담수 위기에서 어떤 역할을 할 수 있습니까? 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.
MIT의 놀랍고 가벼운 휴대용 솔루션을 제공하기 전에
오늘의 후원자인 LARQ에서 오늘 귀하의 가정에 사용할 수 있는 또 다른 옵션을 공유하고자 합니다. 1억 8,600
만 명의 미국인이 EPA에서 권장하는 수준을 초과하는 납이 함유된 물을 마시고 있으며,
이로 인해 많은 사람들이 생수를 더 많이 구매하게 됩니다. 이는 다시 ...
일회용 플라스틱 병에 대한 많은 문제를 안고 있습니다. 나는 약간 이상한 맛이 나는
수돗물을 걸러내는 것을 선호합니다. 저는 몇 달 동안 LARQ의 Pitcher PureVis를 사용해 왔으며
과거에 사용했던 다른 필터링된 투수와는 다른 접근 방식을 절대적으로 좋아합니다. 다른 것들은 오염 물질을 수집하지만
필터 자체는 결국 오염원이 되어 세균
자체로 가득 차서 물을 역오염시킬 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 LARQ는 고유한 2단계
여과 및 정화 시스템을 갖추고 있습니다. 첫 번째 단계는
납, 염소, PFAS 및 VOC와 같은 것을 제거하는 친환경 식물 기반 필터 입니다. 그것은 정말로 훌륭한 맛
의 물을 만들지만 물을 정화하고
세균이 자라는 것을 방지하는 두 번째 UV-C 조명 단계입니다. 또한 6시간마다 물을 계속 정화하여 그 상태를 유지합니다.
그것은 우리에게 환상적이었습니다. 아래 설명에 있는 링크를 사용하여
PureVis 투수를 주문하고 오늘 신선하고 순수한 물을 즐기십시오. LARQ와
채널을 지원해 주신 모든 분들께 다시 한 번 감사드립니다. 이제 새로운 담수 전진으로 돌아갑니다.
첫째, MIT의 친구들로부터
필터나 고압 펌프 없이 깨끗하고 깨끗한 식수를 생성할 수 있는 새롭고 가볍고 휴대 가능한 담수화 장치가 있습니다
. 장치 자체는 여행 가방 크기이고
무게는 22파운드 미만이며 작동하는 데 휴대 전화 충전기보다 전력이 덜 필요합니다.
상업적으로 이용 가능한 대부분의 휴대용 담수화 장치
는 필터를 통해 염수를 밀어내기 위해 고압 펌프에 의존
하므로 소형 장치로 만들기 어려울 뿐만 아니라
모든 것이 원활하게 작동하도록 유지하려면 추가 유지 관리와 에너지가 필요합니다.
반면 에 MIT의 장치 는 이온 농도 분극(또는 줄여서 ICP)을 포함하는 2단계 설정을 사용합니다.
ICP는 물 채널 위와 아래에 배치된 멤브레인에 전기장을 적용합니다.
(볼링 레인의 전기 범퍼와 같다고 생각하십시오). 그런 다음 이 막은
양전하 또는 음전하를 띤 입자(염, 박테리아 및 바이러스와 같은)가 지나갈 때 밀어냅니다.
이 하전 입자는 두 번째 물 흐름으로 유입되어
공정이 끝날 때 배출됩니다. ICP는 일반적으로 채널 중간에 흐르는 모든 염분을 제거하지 않기
때문에 연구원들은 완고한
잔류 염 이온을 제거하기 위해 한 번의 전기 투석을 추가했습니다. 연구원들은 물이 첫 번째 단계에서 6개의 모듈을 통해 흐르고 두 번째 단계에서 3개의 모듈을 통해 흐르는
2단계 ICP 프로세스를 포함하는 최적의 설정을 발견하고
단일 전기투석 프로세스를 거쳐 마무리됩니다. 이 설정은 필요한 에너지 사용량을 최소화
하는 동시에 프로세스가 자동 청소되도록 했습니다.
이것은 이 장치가 "충전 기반" 담수화 기술에 정확히 해당한다는 것을 의미합니다. 대부분의
필터는 강력한 펌프가 작동해야 할 뿐만 아니라
제거해야 하는 염분 및 오염 물질에 의해 모공에 오염 및 축적되기 쉬운 필터 및 기타 멤브레인 기술에 의존합니다.
필터의 오염이 많을수록 펌프가 더 열심히 작동해야 합니다. 대조적으로, MIT의
장치에서 물은 실제로 전기화된 막을 통해 흐르지 않습니다. 즉,
기본적으로 윈-윈(win-win)인 압력이나 미립자에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 입자가 갇힌 경우에도
연구원은 전기장의 극성을 반전시키고 정전기로 이러한
입자를 멤브레인에서 쉽게 "소탕"할 수 있습니다. 가장 좋은 점은 ... 장치는 작은 휴대용 태양
전지판으로 구동할 수 있으며 하루가 끝나면 장치의 예상 비용은 약 $50입니다.
해안선에 가깝지 않은 지역 사회는 어떻습니까? 운이 좋지 않습니까?
오스틴에 있는 텍사스 대학의 과학자들이 그것에 대해 할 말이 있다면 그렇지 않습니다.
연구원들은 더 건조한 기후에서도 공기에서 물을 끌어낼 수 있는
저렴한 젤 필름(모두 풍부한 재료로 만들어짐)을 개발했습니다
. 분명히 합시다. 이 아이디어는 전혀 새로운 것이 아닙니다. "공중 에서 식수 빼기"라는 측면에서
꽤 오래된 트릭입니다. 사실, 하이드로패널은 이미 이 젤을
시장에 출시했습니다. 조잡하게 말해서, 그들은 기본적으로 태양 전지판의 뒷면에 묶인 제습기
입니다. 보다 구체적으로, 이 패널은 태양열 발전을 사용하여 공기 중의 수증기를
액체 상태로 변환하고 이를 저장고에 모아 물이 소비를 위해 광물화됩니다.
정말 간단합니다. 말했듯이 기본적으로 제습기입니다. 이 물 수확 젤은 전기가 필요 없다는
한 가지 주요 변경 사항과 함께 거의 동일한 작업을 수행하는 것을 목표로 합니다. 이 젤 1kg은
상대 습도가 15% 미만인 지역에서는 하루에 6리터 이상의 물을 생성할 수 있으며
상대 습도가 최대 30%인 지역에서는 최대 13리터의 물을 생성할 수 있습니다
. 이는 미국 남서부와 같은 건조한 지역에서 특히 유용하며 , 연구는
부분적으로 건조한 기후에서 군인에게 식수를 제공하는 방법을 찾기 위해
미 국방부의 DARPA(Defense Advanced Research Project Agency)에서 자금을 지원했습니다.
재생 가능한 셀룰로오스와 곤약검을 포함하는 혼합물로 만들어졌으며, 열린 기공 구조와
친수성(실온에서)이 수분 포획 과정을 가속화합니다. 열 반응성 셀룰로오스는 또한
가열될 때 소수성이므로 수집된
물을 즉시 방출하는 동시에 반응을 유지하는 데 필요한 에너지의 양을 최소화하는 데 도움이 됩니다.
이것은 연구자들이 이 젤의
가장 큰 장점 중 하나라고 믿는 비교적 간단한 반응입니다. 젤을 더 많이 만드는 것도 매우 간단합니다
. 전구체를 혼합하고 2분 동안 그대로 둔 다음 동결 건조하기만 하면 됩니다. 젤을 떼어낸
후 바로 사용할 수 있고, 젤 자체가 유연하고 성형이 가능해
다양한 모양과 크기로 만들 수 있다. 연구원들은 궁극적으로
사람들이 지역 철물점에서 사서 자신의 집, 심지어 사막에서도 사용할 수 있는
것으로 이것을 상상했습니다 ! 확실히, 이 두 프로젝트는 매우 멋지긴 하지만 그 자체로 현상 유지를 정확히 깨뜨리지는 못합니다
. 그러나 그들은 업계 전반 에 걸쳐 진행 중인 몇 가지 흥미로운 발전을 나타냅니다
. 그래서 그것을 조금 탐구해 봅시다: 그것들은 사실이기에는 너무 좋은가요?
먼저 MIT의 휴대용 담수화 장치를 자세히 살펴보겠습니다.
이 프로젝트는 12년 넘게 진행되어 온 프로젝트입니다.
이제 공식 프로토타입이 테스트되었으므로 다음과 같이 질문해야 합니다
. 버튼 하나만 누르면 마침내 효율적이고 효과적인 담수화를 얻을 수 있습니까? 우리는 이것에 대해 얼마나 흥분해야 합니까?
음, 한 가지 흥분되는 점이 있습니다
. 실험실에서 소규모 실험이 아니라 실제 현장 테스트를 하고 있다는 것입니다. 윤과 권 연구원
은 보스턴의 카슨 비치에서 말 그대로 급수관
을 물에 넣고 30분 만에 깨끗하고 마실 수 있는 물 한 컵을 얻는 장치를 현장 테스트했습니다.
뿐만 아니라 그 컵의 물은 세계 보건 기구의 품질 지침을 초과
하는 동시에 부유 물질의 양을 최소 10배까지 줄였습니다. 나쁘지 않습니다!
물론 이 장치는 한 번에 한 컵 이상의 물을 생성해야 합니다.
프로토타입은 시간당 약 0.3리터의 속도로 식수를 생성하고
리터당 20와트의 전력만 필요합니다. 미국 국립 과학, 공학
및 의학 아카데미에 따르면 온대 지역에 사는 남성은 하루에 약 3.7리터의 물이 필요합니다.
이는 프로토타입이 충분한 물을 모으는 데 약 12시간이 필요함을 의미합니다.
이 장치는 휴대형 담수화 장치에 역삼투압을 사용하는 경향이
있어 실제로 여러 면에서 의미가 있습니다.
전하 기반 담수화 기술은 기수 공급에 더 적합하며
역삼투압(25-80%)보다 더 높은 물 회수율(85-90%)을 갖는 경향이 있습니다.
우리는 한 방울이 낭비되는 것을 원하지 않기 때문에 빠르게 합산됩니다. 추가 보너스로
시스템은 동시에 많은 오염 물질, 바이러스 및 박테리아를 제거합니다.
역삼투는 일반적으로 작은 시스템과 섬 및 해안 지역 사회와 같은 장소에서 가장 유망한 옵션으로 간주
되므로 ICP가 현재 상태에 도전하고 있다는 사실은
꽤 큰 문제입니다. 바닷물을 음용수로 전환하려면 일반적으로 많은 전기 구동식
펌프, 잘 관리된 필터, 신뢰할 수 있는 전원에 대한 액세스가 필요합니다
. 해안 지역 사회 및 재난 지역과 같은 장소에서는 공급이 많지 않습니다.
우리는 종종 소규모 에너지 발전을 더 큰 규모로 전환하는 것을 참을성이
없지만 이 경우 장치의 소규모 특성이 실제로 가장 큰 장점 중 하나입니다.
장치의 휴대성과 유지 관리가 용이한 설계 덕분에
시골 지역, 화물선 또는 자연 재해가 발생한 장소와 같이 자원이 제한된 원격 지역에 배치하기에 적합합니다.
마을에서 매일 사용할 수 있습니다.. 이 장치의 낮은 예상 비용(개당 약 $50
)을 고려하면 잠재적으로 필요한 지역에
한 번 에 여러 개를 배치할 수 있습니다. 상업적으로 사용 가능하다.
그러나 우리는 여전히 질문해야 합니다. 이것이 환경에 어떤 영향을 미칠까요?
이 장치는 작지만 여전히 이와
관련하여 담수화의 불행한 평판에 가려져 있습니다. 염수 배출(일명 높은 수준의 염분 제품이 포함된 배출)은 일반적인 문제이며
열 담수화 방법과 같이 액체 배출이 거의 0에 도달하려면 일반적으로 많은 에너지가 필요합니다
. 염수 문제를 완화하기 위해 추가 단계를 추가할 수
있지만, 담수화 방법이 더 복잡해
지면 비용도 더 많이 들고 오류의 여지가 더 많아집니다.
ICP 장치의 두 번째 탈이온화 프로세스는 이 문제를 해결하는 것으로 보이지만
잠재적으로 손상을 줄 수 있는 방전을 처리하는 방법에 대한 추가 정보가 필요할 수 있습니다. (물론 우리는 주요 담수화 플랜트에 의한 대규모
피해를 보지 못할 것입니다. 하지만 그렇다고 해서 이를
완전히 무시할 수 있는 권한을 주어서는 안 됩니다.) 산업용 오염물질과 같이
전하를 띠지 않는 전하를 띠지 않는 오염물질을 제거하는 장치 인가요? 프로젝트의 이전 반복은 그렇지 않음을 나타냅니다.
최종 제품은 최소한 거기에 기초를 덮기 위해 목탄 필터가 필요할 수 있습니다.
아직 성장할 여지가 있으며 연구원들은 그 모멘텀을 유지하기 위해 열심입니다.
그들은 미래에 장치를 더 사용자 친화적이고 확장 가능하며 에너지 효율적으로 만들기
를 희망하고 있으며 Han 연구원 이 기술 상용화를 위해 시작할
계획인 스타트업을 통해 그렇게 하기를 희망하고 있습니다. (이러한
발전이 실험실에 갇히는 경향이 있다고 한탄하는 재생 기술 팬에게는 시장을 향한 추진력이 환영할만한 변화입니다.)
University of Pennsylvania의 물 수확 젤:
DESERT에서 이것을 사용할 수 있다고 언급했습니까? 죄송합니다.
그 지점을 모래 속으로 몰아넣으려 하지 않습니다. 그러나 이것은 정말 멋진 기능이며,
최근 가뭄으로 가장 큰 피해를 입은 지역에서 이 젤을 특히 효과적으로 만드는 기능입니다.
MIT 장치와 마찬가지로 이 젤도 가정이나 소규모 기업을 보완할
수 있는 소규모 솔루션인 것 같습니다 . 연구원에 따르면
6리터 생산량은 시작에 불과합니다 . 더 두꺼운 필름이나 흡수층을 사용
하여 생산하는 담수의 양을 최적화하고 늘릴 수 있으며, 필름 자체
가 유연하고 성형이 가능하기 때문에 적용 가능성은 거의 무한합니다.
이것은 확실히 공기에서 물을 끌어내는 유일한 기술은 아니지만 다른
솔루션은 에너지 집약적인 경향이 있으며 많이 생산하지도 않습니다.
이 젤이 에너지원 없이 작동한다는 사실은 그런 점에서 엄청납니다. (열적으로 반응 속도를 높일 수
있지만 필수는 아닙니다. 실제로 "설정하고 잊어버릴 수 있습니다.")
환경에 미치는 영향은 어떻습니까? 그것은 우리가 더 자세히 연구해야 할 것입니다.
성분 자체는 독성이 없는 것으로 보고되어 있으며, 담수화 기술과 달리
일단 배출되면 혼란을 야기하는 짠 염수를 얻지 못할 것입니다. 많은
성분이 생분해되기 때문에(셀룰로오스 및 곤약검과 같은) 겔 몰드
의 수명이 다하면 몇 가지 유망한 환경 친화적인 폐기 옵션이 있을 수 있습니다.
물론, 이것은 현시점에서 또 다른 큰 미지의 문제를 제기합니다.
이 젤의 수명은 얼마입니까? 불행히도, 그것은 아직 보고된 것이 아닙니다.
이는 이 기술을 얼마나 쉽게 확장할 수 있는지에 큰 차이를 만들 것입니다.
왜냐하면 생명력을 잃은 금형을 계속해서 교체해야 하는 경우
이 "쉬운" 솔루션을 하이드로패널 제품만큼 번거롭게 만들 수 있기 때문입니다.
연구원들은 이 젤을 사람들이
언젠가 지역 철물점에서 구입하여 가정에서 사용할
수 있는 것으로 생각했지만 여기에서 탐색할 확장성이 있습니다. 젤의 간단한 반응으로 사용이 간편
합니다(즉, 필터, 기계 부품 및
대규모 응용 프로그램을 방해할 수 있는 기타 복잡한 유지 관리 항목을 수정하는 시간이 단축됨). 저렴한 비용
도 큰 장점입니다. 재료 자체의 비용은 킬로그램당 겨우 2달러입니다. 이를 연료 및 전기 비용의 상승과 비교
하면 이 저에너지 대안이 상당히 매력적입니다!
당신은 궁금해 할 수 있습니다 : 이것으로 충분합니까?
담수화 멤브레인을 위한 플루오르화 나노튜브,
심지 없는 태양열 설정 및 펜실베니아 대학의 저에너지 배터리 전극 탈이온화 시스템
과 같은 다른 흥미로운 발전과 달리 여기 에서 우리가 이야기한 두 가지 기술은
실제로 프로토타입이 있으며 현장에서 즉시 사용할 준비가 되어 있습니다
(또는 최소한 비즈니스 측면이 파악되면).
이것이 세계의 물 위기를 해결할 수 있을까요? 어쩌면 그 자체가 아닐 수도 있고, 있는 그대로가 아닐 수도 있습니다.
그러나 식수 자원 감소로 가장 큰
타격을 입은 지역에 실제 구호(일부 지역보다 더 많이)를 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다
. 허리케인이나 지진과 같은
자연 재해 후에 깨끗한 식수를 제공할 수 있습니다. 또한 이러한 유형의 연구가 어디로 향하고 있는지 보여줍니다.
그래서 아직 미정인가요? 이러한 기술
이 더 표적화된 솔루션이더라도 차이를 만들 수 있는 여지가 있다고 생각하십니까? 댓글로 이동
하여 알려주시고 내 후속 팟캐스트
Still TBD를 확인하여 귀하의 피드백에 대해 논의할 것입니다. 이 비디오가 마음
에 들면 여기에서 이 비디오 중 하나를 확인하십시오.
그리고 지속적인 성원 을 보내주신 후원자 여러분께 감사드립니다 . 그리고 시청해주신 모든 분들께 감사드립니다. 다음 편에서 뵙겠습니다.