New York’taki Rochester Üniversitesi araştırmacıları, deniz suyunu doğrudan güneş enerjisi kullanarak içilebilir tatlı suya dönüştüren ve atık üretmek yerine batarya sanayisinin en kritik hammaddesi olan lityumu ayrıştıran çığır açıcı bir teknolojiye imza attı. Geliştirilen yenilikçi sistem, geleneksel arıtma yöntemlerinin en büyük çevresel sorunu olan yoğun kimyasal tuzlu su atığını (salamura) ortadan kaldırarak deniz ekosistemini korumayı başarıyor.
Birleşmiş Milletler verilerine göre dünya genelinde 2,2 milyardan fazla insan güvenli içme suyuna erişimde büyük zorluklar yaşıyor. Orta Doğu’dan Kaliforniya’ya kadar birçok kurak bölge su ihtiyacını gidermek için ters ozmoz ve termal damıtma gibi deniz suyu arıtma teknolojilerine yöneliyor. Ancak bu geleneksel sistemler devasa enerji tüketimlerinin yanı sıra, denize geri deşarj edildiğinde oksijen seviyesini düşürerek deniz canlılarını yok eden yüksek yoğunluklu tuzlu çözeltiler oluşturuyor.
Femtosaniye lazerle işlenen süper emici siyah metal
Rochester Üniversitesi Lazer Enerjisi Laboratuvarı’ndan Prof. Dr. Chunlei Guo liderliğindeki araştırma ekibi, femtosaniye lazer darbeleri kullanarak metal levha yüzeyinde mikro ve nano ölçekli özel yapılar meydana getirdi. Bu mikro desenler sayesinde metal tamamen mat bir siyah renge bürünerek güneş ışığını neredeyse eksiksiz biçimde soğurma kapasitesine ulaşıyor.
Geliştirilen malzemenin en ayırt edici özelliği ise yer çekimine meydan okuyan “süper emici” hidrofilik yapısı oldu. Deniz suyu, levhanın yüzeyine damlacıklar halinde toplanmak yerine son derece ince bir mikron katmanı halinde yukarı doğru çekiliyor. Güneş ısısıyla anında buharlaşan sudan geriye saf ve içilebilir su yoğunlaşırken, deniz suyundaki çözünmüş tuzlar ise sıvı bir atık oluşturmak yerine levha yüzeyinde katı kristaller halinde birikiyor.
Kristal atıklardan elektrikli araçlar için lityum üretimi
Sistemin sıvı atık yerine tuzları katı kristaller halinde toplaması, atık yönetimini katma değerli bir madencilik operasyonuna dönüştürdü. Yüzeydeki katı kalıntılardan sofra tuzunun yanı sıra modern elektronik ve yeşil enerji dönüşümü için hayati öneme sahip olan lityum madeni ayrıştırılabiliyor.
Levha üzerindeki mikro kanallara lityum iyonlarını seçici biçimde yakalayan nanopartiküller entegre ettiklerini belirten Prof. Dr. Guo, Büyük Tuz Gölü’nden alınan su numuneleriyle yapılan laboratuvar testlerinde suda bulunan lityumun yaklaşık yüzde 50’sini başarıyla geri kazandıklarını açıkladı. Elektrikli araç bataryaları ve akıllı cihazların temel bileşeni olan lityumun arıtma sürecinde geri dönüştürülmesi, gelecekte küresel su ve enerji krizine eş zamanlı ve sürdürülebilir bir çözüm sunma potansiyeli taşıyor.
