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[스웨덴] 물을 정화하는 저렴한 유기 증기 발생기 개발
2020년 04월 23일 (목) 09:29:22 워터저널 webmaster@waterjournal.co.kr

[스웨덴] 물을 정화하는 저렴한 유기 증기 발생기 개발
린셰핑 대학교(Linkoping University)의 유기전자 실험실서 연구개발

셀룰로오스와 같은 값싸고 천연재료를 이용하여 물의 정화 및 담수화를 위한 고효율 증기 발생기를 구축할 수 있다. 

증기발생기는 린셰핑 대학교(Linkoping University)의 유기전자 실험실에서 개발되었다.

2040년에 세계 어린이의 4분의 1이 깨끗하고 마실 수 있는 물이 부족한 지역에서 살 것으로 추정된다. 

해수담수화와 하·폐수 정화는 이를 완화하는 두 가지 가능한 방법이며, 린셰핑 대학교(Linkoping University)의 연구원들은 햇빛을 사용하여 물을 탈염 및 정화하기 위해 저렴하고 친환경적인 증기발생기를 개발했다.

결과는 『어드밴스트 서스테이너벌 시스템즈(Advanced Sustainable Systems)』저널에 발표되었다.

유기전자연구소(Organic Electronics Laboratory)의 유기나노전자(Organic Nanoelectronics) 그룹책임자인 시몬 파비아노(Simone Fabiano) 교수는 "증기 생산 속도는 직접 물 증발 속도보다 4∼5배 빠르기 때문에 더 많은 물을 정화 할 수 있다"라고 말했다.

■ 셀룰로오스 기반(Cellulose-based)
증기발생기는 셀룰로오스 기반 구조물을 유기결합 고분자 PEDOT로 장식한 에어로젤로 구성된다.

중합체는 태양열, 특히 태양열의 대부분이 전달되는 스펙트럼의 적외선 부분에서 에너지를 흡수하는 능력을 갖는다. 에어로젤은 다공성 나노 구조를 가지는데, 이는 다량의 물이 그 기공에 흡수될 수 있음을 의미한다.

시몬 파비아노(Simone Fabiano) 교수는“이 물질의 2mm 층은 태양 스펙트럼에서 99 %의 에너지를 흡수 할 수 있다"라면서 증기 발생기가 부유 상태로 유지되도록, 다공성 및 단열성 부유 포움이 또한 물과 에어로젤 사이에 위치된다. 태양의 열은 물을 증발시키는 반면 소금과 다른 물질은 남아 있다"라고 말했다.

■ 내구성 있는 소재(Durable material)
테로-페트리 루코(Tero-Petri Ruoko)는“에어 젤은 내구성이 뛰어나서 예를 들어 소금물로 세척하여 즉시 다시 사용할 수 있다. 이것은 여러번 반복될 수 있다"라면서 "증발을 통해 시스템을 통과하는 물이 고품질의 식수가 된다"고 말한다. 그는 유기농 전자연구소(Labor of Organic Electronics)에서 박사 후 연구원으로 활동하고 있다.

시몬 파비아노(Simone Fabiano) 교수는“이 시스템에서 특히 좋은 점은 모든 재료가 친환경적이라는 것이다. 우리는 환경과 사람에 대한 영향이 매우 적은 나노셀룰로오스(NanoCellulose)와 폴리머를 사용한다. 우리는 또한 매우 소량의 재료를 사용한다. 에어로겔은 90 %의 공기로 구성된다. 우리는 우리의 결과가 깨끗한 물에 접근할 수 없는 수백만의 사람들을 도울 수 있기를 바란다”라고 말했다.

에어로겔은 샤오보 한(Shaobo Han)에 의해 사비에르 크리스핀(Xavier Crispin) 교수의 감독 하에 유기전자 실험실에서 그의 박사연구 프레임 워크 내에서 개발되었다.

결과는 2019년 『어드밴스 사이언스(Advanced Science)』 저널에 발표되었다.  박사 학위를 취득한 후 Shaobo Han은이 분야의 연구를 계속하기 위해 중국으로 돌아 왔다.

이 연구는 주로 크누트와 앨리스 월렌버그 재단(Knut and Alice Wallenberg Foundation), 더 테일 오브 더 선(The Tail of the Sun) 프로젝트, 스웨덴 연구위원회(Swedish Research Council) 및 린셰핑 대학교(Linkoping University)의 전략적 연구 영역 어드밴스트 펑크셔널 머티어리얼즈(Advanced Functional Materials)로부터 자금을 받았다.

[원문보기]

A Cheap Organic Steam Generator To Purify Water

A high-efficiency steam generator for the purification and desalination of water can be built using cheap and natural materials such as cellulose.

The steam generator has been developed at the Laboratory of Organic Electronics, Linkoping University.

It has been estimated that in 2040 a quarter of the world’s children will live in regions where clean and drinkable water is lacking.

The desalination of seawater and the purification of wastewater are two possible methods to alleviate this, and researchers at Linkoping University have developed a cheap and eco-friendly steam generator to desalinate and purify water using sunlight.

The results have been published in the journal Advanced Sustainable Systems.

The rate of steam production is 4-5 times higher than that of direct water evaporation, which means that we can purify more water”, says Associated Professor Simone Fabiano, head of the Organic Nanoelectronics group in the Laboratory of Organic Electronics.

Cellulose-based
The steam generator consists of an aerogel that contains a cellulose-based structure decorated with the organic conjugated polymer PEDOT:PSS.

The polymer has the ability to absorb the energy in sunlight, not least in the infrared part of the spectrum where much of the sun’s heat is transported. The aerogel has a porous nanostructure, which means that large quantities of water can be absorbed into its pores.

“A 2 mm layer of this material can absorb 99% of the energy in the sun’s spectrum”, says Simone Fabiano.

A porous and insulating floating foam is also located between the water and the aerogel, such that the steam generator is kept afloat. The heat from the sun vaporises the water, while salt and other materials remain behind.

Durable material
“The aerogel is durable and can be cleaned in, for example, salt water such that it can be used again immediately. This can be repeated many times. The water that passes through the system by evaporation becomes very high-quality drinking water”, Tero-Petri Ruoko assures us. He is postdoc in the Laboratory of Organic Electronics and one of the authors of the article.

“What’s particularly nice about this system is that all the materials are eco-friendly ? we use nanocellulose and a polymer that has a very low impact on the environmental and people. We also use very small amounts material: the aerogel is made up of 90% air. We hope and believe that our results can help the millions of people who don’t have access to clean water”, says Simone Fabiano.

The aerogel was developed by Shaobo Han within the framework of his doctoral studies in the Laboratory of Organic Electronics, under Professor Xavier Crispin´s supervision.

The result was presented in the journal Advanced Science in 2019, and is described at the link below. After taking his doctoral degree, Shaobo Han has returned to China to continue research in the field.

The research has received funding principally from the Knut and Alice Wallenberg Foundation, the Tail of the Sun project, the Swedish Research Council, and the strategic research area Advanced Functional Materials at Linkoping University.

Cellulose-conducting polymer aerogels for efficient solar steam generation, Shaobo Han, Tero-Petri Ruoko, Johannes Gladisch, Johan Erlandsson, Lars Wa?gberg, Xavier Crispin and Simone Fabiano. Advanced Sustainable Systems 2020, DOI 10.1002/adsu.202000004

 [출처=워터온라인(https://www.wateronline.com/doc/a-cheap-organic-steam-generator-to-purify-water-0001) / 2020년 4월 20일]

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