Gezegenimizin büyük bir kısmı sularla kaplı olmasına rağmen, tatlı su kaynakları toplam suyun yalnızca yüzde 2,5'ini oluşturmaktadır. İklim krizi, artan nüfus ve endüstriyel kirlilik, mevcut temiz su kaynakları üzerinde ciddi bir baskı yaratmaktadır. Birleşmiş Milletler (BM) verilerine göre, dünya genelinde 2,2 milyar insan güvenli içme suyuna erişememektedir.
Bu durum, insani bir kriz olmanın yanı sıra küresel ekonomiyi, tarımsal üretimi ve sürdürülebilir kalkınma hedeflerini olumsuz etkilemektedir. Artan su talebini karşılamak amacıyla birçok bölgede deniz suyunun tuzdan arındırılmasına yönelik çalışmalar yürütülmektedir. Ancak mevcut endüstriyel yöntemler, çevreye zarar veren atıklar üretmektedir.
Ters ozmoz ve termal damıtma gibi geleneksel tuzdan arındırma yöntemleri, yüksek maliyetleri ve enerji yoğunlukları ile bilinmektedir. Bu süreçler, suyun işlenmesinden önce ve sonra yoğun kimyasal işlemler gerektirmekte ve ‘tuzlu su’ (brine) olarak adlandırılan konsantre, kimyasal yüklü atık su üretimine yol açmaktadır. Bu atıkların okyanuslara deşarj edilmesi, deniz ekosistemlerine ve canlılığına zarar verebilmektedir.
Rochester Üniversitesi'nde geliştirilen yeni bir sistem, bu sorunlara yenilikçi bir çözüm sunmaktadır. Optik ve fizik profesörü Chunlei Guo liderliğindeki araştırmacılar, güneş enerjisiyle çalışan ve çevre dostu bir tuzdan arındırma sistemi geliştirdi. Bu sistem, tatlı suyu verimli bir şekilde üretirken, herhangi bir kimyasal ön arıtma gerektirmemekte ve çevreye zararlı sıvı tuzlu su atığı oluşumunu tamamen engellemektedir.
Sistem, femtosaniye lazerlerle işlenmiş siyah metalden yapılmış özel tasarım güneş panellerini kullanmaktadır. Bu paneller, güneş ışığının neredeyse tamamını emerek suyu buharlaştırmakta ve tatlı su elde etmektedir. Lazerle desenlendirilmiş aktif bölge, panel üzerinden ince bir deniz suyu tabakası çekmekte ve buharlaşan su, tatlı suya damıtılmaktadır. Çözünmüş tuzlar ve mineraller ise aktif alandan uzaklaştırılarak katı halde pasif bölgelerde biriktirilmektedir.
Geliştirilen tasarım, ‘kahve halkası etkisi’ prensibini kullanarak tuzların buharlaşma bölgesinden otomatik olarak uzaklaştırılmasını sağlamaktadır. Bu sayede sistemde tıkanma ve birikme gibi sorunlar önlenmektedir. Mevcut endüstriyel tesislerde 1 litre tatlı su için yaklaşık 1,5 litre atık su üretilirken, yeni lazer yöntemi sıvı atığı sıfırlayarak ekolojik yıkımı durdurmayı hedeflemektedir.
Ayrıca, deniz suyundaki mineral ve lityumu katı halde geri kazanma potansiyeli taşıyan bu mekanizma, elektrikli araç bataryaları ve yenilenebilir enerji depolama sistemleri için kritik öneme sahip lityumun çevresel ayak izini azaltarak yeşil madencilik sektörüne katkı sağlayabilir.
