Suko Waspodo
Dari Air Laut menjadi Air Minum, Hanya dengan Menekan Satu Tombol
Teknologi | 2022-05-09 20:47:29
Para peneliti membangun unit desalinasi portabel yang menghasilkan air minum yang jernih dan bersih tanpa perlu filter atau pompa bertekanan tinggi.
Peneliti MIT (Massachusetts Institute of Technology) 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 portabel kecil, yang dapat dibeli secara online dengan harga sekitar $50. Secara otomatis menghasilkan air minum yang melebihi standar kualitas Organisasi Kesehatan Dunia. Teknologi ini dikemas ke dalam perangkat yang mudah digunakan yang berjalan dengan menekan satu tombol.
Tidak seperti unit desalinasi portabel lainnya yang membutuhkan air untuk melewati filter, perangkat ini menggunakan daya listrik untuk menghilangkan partikel dari air minum. Menghilangkan kebutuhan akan filter pengganti sangat mengurangi persyaratan perawatan jangka panjang.
Hal ini dapat memungkinkan unit untuk ditempatkan di daerah terpencil dan sangat terbatas sumber dayanya, seperti komunitas di pulau-pulau kecil atau di atas kapal kargo yang berlayar. Itu juga dapat digunakan untuk membantu pengungsi yang melarikan diri dari bencana alam atau oleh tentara yang melakukan operasi militer jangka panjang.
"Ini benar-benar puncak dari perjalanan 10 tahun yang telah saya dan kelompok saya lakukan. Kami bekerja selama bertahun-tahun dalam fisika di balik proses desalinasi individu, tetapi mendorong semua kemajuan itu ke dalam kotak, membangun sistem, dan mendemonstrasikannya dalam lautan, itu adalah pengalaman yang sangat berarti dan bermanfaat bagi saya," kata penulis senior Jongyoon Han, seorang profesor teknik elektro dan ilmu komputer dan teknik biologi, dan anggota Research Laboratory of Electronics (RLE).
Bergabung dengan Han di atas kertas adalah peneliti pertama Junghyo Yoon, seorang ilmuwan riset di RLE; Hyukjin J. Kwon, mantan postdoc; SungKu Kang, seorang postdoc di Universitas Northeastern; dan Eric Brack dari Komando Pengembangan Kemampuan Tempur Angkatan Darat AS (DEVCOM). Penelitian ini telah dipublikasikan secara online di Environmental Science and Technology.
Teknologi Bebas Filter
Unit desalinasi portabel yang tersedia secara komersial biasanya memerlukan pompa bertekanan tinggi untuk mendorong air melalui filter, yang sangat sulit untuk diperkecil tanpa mengorbankan efisiensi energi perangkat, jelas Yoon.
Sebaliknya, unit mereka bergantung pada teknik yang disebut polarisasi konsentrasi ion (ICP), yang dipelopori oleh kelompok Han lebih dari 10 tahun yang lalu. Alih-alih menyaring air, proses ICP menerapkan medan listrik ke membran yang ditempatkan di atas dan di bawah saluran air. Membran menolak partikel bermuatan positif atau negatif -- termasuk molekul garam, bakteri, dan virus -- saat mereka melewatinya. Partikel bermuatan disalurkan ke aliran air kedua yang akhirnya dibuang.
Proses menghilangkan padatan terlarut dan tersuspensi, memungkinkan air bersih melewati saluran. Karena hanya membutuhkan pompa bertekanan rendah, ICP menggunakan lebih sedikit energi daripada teknik lainnya.
Namun ICP tidak selalu menghilangkan semua garam yang mengambang di tengah saluran. Jadi para peneliti memasukkan proses kedua, yang dikenal sebagai elektrodialisis, untuk menghilangkan ion garam yang tersisa.
Yoon dan Kang menggunakan pembelajaran mesin untuk menemukan kombinasi ideal modul ICP dan elektrodialisis. Penyiapan optimal mencakup proses ICP dua tahap, dengan air mengalir melalui enam modul pada tahap pertama kemudian melalui tiga pada tahap kedua, diikuti dengan proses elektrodialisis tunggal. Ini meminimalkan penggunaan energi sambil memastikan proses tetap membersihkan diri.
"Meskipun benar bahwa beberapa partikel bermuatan dapat ditangkap pada membran pertukaran ion, jika mereka terjebak, kita hanya membalikkan polaritas medan listrik dan partikel bermuatan dapat dengan mudah dihilangkan," jelas Yoon.
Mereka mengecilkan dan menumpuk modul ICP dan elektrodialisis untuk meningkatkan efisiensi energi dan memungkinkan mereka untuk masuk ke dalam perangkat portabel. Para peneliti merancang perangkat untuk non-ahli, hanya dengan satu tombol untuk meluncurkan proses desalinasi dan pemurnian otomatis. Setelah tingkat salinitas dan jumlah partikel menurun ke ambang batas tertentu, perangkat akan memberi tahu pengguna bahwa air tersebut dapat diminum.
Para peneliti juga membuat aplikasi smartphone yang dapat mengontrol unit secara nirkabel dan melaporkan data real-time tentang konsumsi daya dan salinitas air.
Tes Pantai
Setelah menjalankan eksperimen laboratorium menggunakan air dengan tingkat salinitas dan kekeruhan (kekeruhan) yang berbeda, mereka menguji perangkat tersebut di Carson Beach di Boston.
Yoon dan Kwon meletakkan kotak di dekat pantai dan melemparkan tabung umpan ke dalam air. Dalam waktu sekitar setengah jam, perangkat itu telah mengisi gelas minum plastik dengan air bersih yang dapat diminum.
"Itu berhasil bahkan dalam putaran pertama, yang cukup menarik dan mengejutkan. Tetapi saya pikir alasan utama kami sukses adalah akumulasi dari semua kemajuan kecil yang kami buat di sepanjang jalan," kata Han.
Air yang dihasilkan melebihi pedoman kualitas Organisasi Kesehatan Dunia, dan unit ini mengurangi jumlah padatan tersuspensi setidaknya 10 kali lipat. Prototipe mereka menghasilkan air minum dengan kecepatan 0,3 liter per jam, dan hanya membutuhkan daya 20 watt per liter .
"Saat ini, kami mendorong penelitian kami untuk meningkatkan tingkat produksi itu," kata Yoon.
Salah satu tantangan terbesar dalam merancang sistem portabel adalah merancang perangkat intuitif yang dapat digunakan oleh siapa saja, kata Han.
Yoon berharap untuk membuat perangkat lebih ramah pengguna dan meningkatkan efisiensi energi dan tingkat produksi melalui startup yang rencananya akan ia luncurkan untuk mengkomersialkan teknologi.
Di lab, Han ingin menerapkan pelajaran yang dia pelajari selama dekade terakhir untuk masalah kualitas air yang melampaui desalinasi, seperti mendeteksi kontaminan dalam air minum dengan cepat.
"Ini jelas merupakan proyek yang menarik, dan saya bangga dengan kemajuan yang telah kami buat sejauh ini, tetapi masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan," katanya.
(Materials provided by Massachusetts Institute of Technology)
***
Solo, Senin, 9 Mei 2022. 8:42 pm
'salam hangat penuh cinta'
Suko Waspodo
Disclaimer
Retizen adalah Blog Republika Netizen untuk menyampaikan gagasan, informasi, dan pemikiran terkait berbagai hal. Semua pengisi Blog Retizen atau Retizener bertanggung jawab penuh atas isi, foto, gambar, video, dan grafik yang dibuat dan dipublished di Blog Retizen. Retizener dalam menulis konten harus memenuhi kaidah dan hukum yang berlaku (UU Pers, UU ITE, dan KUHP). Konten yang ditulis juga harus memenuhi prinsip Jurnalistik meliputi faktual, valid, verifikasi, cek dan ricek serta kredibel.
