Teknlogi Portabel, Mengubah Air Laut Menjadi Air Minum

Menurut laman sainspedia para peneliti dari MIT kini telah mengembangkan unit desalinasi portabel, dengan berat kurang dari 10 kilogram, yang dapat menghilangkan partikel dan garam untuk menghasilkan air minum. Perangkat berukuran koper, yang membutuhkan lebih sedikit daya untuk beroperasi daripada pengisi daya ponsel, juga dapat digerakkan oleh panel surya kecil yang dapat dibeli secara online dengan harga sekitar $50.

Perangkat ini akan diklaim menghasilkan air minum yang melebihi standar kualitas Organisasi Kesehatan Dunia. Teknologi canggih ini dikemas ke dalam bentuk perangkat portable yang mudah digunakan hanya dengan menekan satu tombol.

Berbeda dengan alat portabel yang pernah dibuat sebelumnya, menggunakan bantuan air bersih dalam proses, perangkat ini dengan menggabungkan prinsif fisika dan kimiawai, memanfaatkan secara penuh daya listrik untuk menghilangkan partikel dari air minum. Hal ini tidak hanya lebih modern tapi juga lebih mudah dan murah biaya untuk mengurangi persyaratan perawatan jangka panjang.

Tujuan dari Hal ini adalah memungkinkan unit untuk dikerahkan di daerah terpencil dan sangat terbatas sumber daya, seperti komunitas di pulau-pulau kecil atau di atas kapal kargo pelaut. Ini juga dapat digunakan untuk membantu pengungsi yang melarikan diri dari bencana alam atau oleh tentara yang melakukan operasi militer jangka panjang.

Teknlogi Portabel, Mengubah Air Laut Menjadi Air Minum

Teknologi tanpa filter

Unit desalinasi portabel yang tersedia secara komersial biasanya memerlukan pompa bertekanan tinggi untuk mendorong air melalui filter, yang sangat sulit untuk dibuat miniatur tanpa mengorbankan efisiensi energi perangkat, jelas Yoon. Sebaliknya, unit portable mereka ini bergantung pada prinsip teknis yang disebut polarisasi konsentrasi ion (ICP), yang dipelopori oleh kelompok Han lebih dari 10 tahun yang lalu. Berikut sainspedia menjelaskan tentang teknologi tanpa filter (https://www.sainspedia.web.id/2022/05/alat-desalinasi-portable-mengubah-air.html )

Alih-alih menyaring air, proses ICP menerapkan medan listrik pada membran yang ditempatkan di atas dan di bawah saluran air. Membran mengusir partikel bermuatan positif atau negatif termasuk molekul garam, bakteri, dan virus saat mereka mengalir melewatinya. Partikel bermuatan disalurkan ke aliran air kedua yang akhirnya dibuang.

Proses ini memisahkan lalu menghilangkan padatan terlarut dan tersuspensi, hasilnya air bersih melewati saluran. Karena menggunakan tenaga pompa dengan tekanan rendah, memungkinkan ICP menggunakan lebih sedikit energi daripada teknik lainnya.

Untuk meningkatkan efisiensi hasil, karena ICP tidak secara 100% dapat menghilangkan semua garam yang mengambang di tengah saluran. Di sini para peneliti menambah prisnisp teknis kedua, yaitu elektrodialisis, untuk menghilangkan ion garam yang tersisa. Yoon dan Kang menggunakan pembelajaran mesin untuk menemukan kombinasi ideal dari modul ICP dan elektrodialisis.

Pengaturan optimal mencakup proses ICP dua tahap, dengan air mengalir melalui enam modul pada tahap pertama kemudian melalui tiga pada tahap kedua, diikuti oleh proses elektrodialisis tunggal. Proses betahap ini mengurangi beban penggunaan energi distu sisi semakin selektif memastikan prosesnya tetap menghasilkan hasil terbaik.

"Seperti prinsip fisika secara umum, partikel bermuatan dapat ditangkap pada membran penukar ion, saat mereka terperangkap, prosesnya menjadi lebih mudah, yaitu membalikkan polaritas medan listrik sehingga partikel bermuatan dapat dengan mudah dihilangkan," jelas Yoon.

Mereka mengecilkan dan menumpuk modul ICP dan elektrodialisis untuk meningkatkan efisiensi energinya dan memungkinkannya untuk masuk ke dalam perangkat portabel.

Para peneliti merancang perangkat untuk non-pekerja, hanya dengan satu tombol untuk meluncurkan proses desalinasi dan pemurnian otomatis. Setelah tingkat salinitas dan jumlah partikel menurun ke ambang batas tertentu, perangkat memberi tahu pengguna bahwa air tersebut dapat diminum. Yang paling canggih dari perangkat ini adalah dapat tertaut atau dikontrol melalu aplikasi smartphone secara nirkabel dan melaporkan hasil secara real-time tentang konsumsi penggunaan daya dan salinitas air.

Uji Lapangan

Setelah menjalankan percobaan laboratorium menggunakan air dengan tingkat salinitas dan kekeruhan (kekeruhan) yang berbeda, mereka menguji lapangan perangkat di Carson Beach Boston. Yoon dan Kwon meletakkan kotak itu di dekat pantai dan melemparkan tabung pakan ke dalam air. Dalam waktu sekitar setengah jam, perangkat telah mengisi gelas minum plastik dengan air bening yang dapat diminum.

"Itu berhasil bahkan dalam putaran pertamanya, yang cukup menarik dan mengejutkan. Peneliti mengatakan dengan rendah, bahwa kemajuan yang mereka dapatkan hari ini adalah kemajuan kecil dari proses yang sudah berlangsung selama 10 tahun”. kata Han.

Air yang dihasilkan melebihi pedoman kualitas Organisasi Kesehatan Dunia, dan unit tersebut mengurangi jumlah padatan tersuspensi setidaknya dengan faktor 10. Prototipe mereka menghasilkan air minum dengan kecepatan 0,3 liter per jam, dan hanya membutuhkan 20 watt-jam per liter.

"Penelitian selanjutnya, kami berupaya mendorong penelitian kami untuk meningkatkan hasil produksi," kata Yoon.

Salah satu tantangan terbesar dalam merancang sistem portabel adalah merekayasa perangkat intuitif yang dapat digunakan oleh siapa saja, kata Han. Yoon berharap dapat membuat perangkat lebih ramah pengguna dan meningkatkan efisiensi energi dan tingkat produksinya melalui startup yang rencananya akan diluncurkan untuk mengkomersilkan teknologi tersebut.