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मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने 10 किलोग्राम से कम वजन का एक पोर्टेबल अलवणीकरण उपकरण विकसित किया है जो पीने का पानी बनाने के लिए कणों और नमक को हटा देता है।
सूटकेस के आकार का यह उपकरण फोन चार्जर की तुलना में कम बिजली का उपयोग करता है और इसे एक छोटे पोर्टेबल सौर पैनल द्वारा भी संचालित किया जा सकता है जिसे लगभग $50 में ऑनलाइन खरीदा जा सकता है।यह स्वचालित रूप से विश्व स्वास्थ्य संगठन के मानकों से अधिक पीने का पानी पैदा करता है।प्रौद्योगिकी को एक उपयोगकर्ता-अनुकूल डिवाइस में पैक किया गया है जो काम करता हैएक बटन दबाना.
अन्य पोर्टेबल जल निर्माताओं के विपरीत, जिन्हें पानी को फिल्टर से गुजारने की आवश्यकता होती है, यह उपकरण पीने के पानी से कणों को हटाने के लिए बिजली का उपयोग करता है।फ़िल्टर प्रतिस्थापन की आवश्यकता नहीं है, जिससे दीर्घकालिक रखरखाव की आवश्यकता काफी कम हो जाती है।
इससे यूनिट को दूरदराज और अत्यधिक संसाधन-बाधित क्षेत्रों में तैनात किया जा सकता है, जैसे छोटे द्वीपों पर समुदाय या अपतटीय मालवाहक जहाजों पर।इसका उपयोग प्राकृतिक आपदाओं से भाग रहे शरणार्थियों या दीर्घकालिक सैन्य अभियानों में शामिल सैनिकों की मदद के लिए भी किया जा सकता है।
“यह वास्तव में मेरे और मेरी टीम के लिए 10 साल की यात्रा की परिणति है।वर्षों से हम विभिन्न अलवणीकरण प्रक्रियाओं के पीछे की भौतिकी पर काम कर रहे हैं, लेकिन इन सभी प्रगतियों को एक बॉक्स में रखकर, एक प्रणाली का निर्माण कर रहे हैं और इसे समुद्र में कर रहे हैं।इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, कंप्यूटर साइंस और बायोइंजीनियरिंग के प्रोफेसर और इलेक्ट्रॉनिक्स रिसर्च लेबोरेटरी (आरएलई) के सदस्य, वरिष्ठ लेखक जोंगयून हान ने कहा, यह मेरे लिए बहुत फायदेमंद और फायदेमंद अनुभव रहा है।
खान के साथ पहले लेखक जुंग्यो यून, आरएलई फेलो, ह्युकजिन जे. क्वोन, पूर्व पोस्टडॉक्टरल फेलो, सुंगकु कांग, नॉर्थईस्टर्न यूनिवर्सिटी में पोस्टडॉक्टरल फेलो और यूएस आर्मी कॉम्बैट कैपेबिलिटीज डेवलपमेंट कमांड (डेवकॉम) एरिक ब्रैक शामिल हुए।यह अध्ययन पर्यावरण विज्ञान और प्रौद्योगिकी पत्रिका में ऑनलाइन प्रकाशित किया गया था।
यून ने बताया कि वाणिज्यिक पोर्टेबल अलवणीकरण संयंत्रों को आमतौर पर फिल्टर के माध्यम से पानी चलाने के लिए उच्च दबाव वाले पंपों की आवश्यकता होती है, जिन्हें इकाई की ऊर्जा दक्षता से समझौता किए बिना छोटा करना मुश्किल होता है।
इसके बजाय, उनका उपकरण आयन-सांद्रण ध्रुवीकरण (आईसीपी) नामक तकनीक पर आधारित है, जिसे खान के समूह ने 10 साल पहले शुरू किया था।पानी को फ़िल्टर करने के बजाय, आईसीपी प्रक्रिया जलमार्ग के ऊपर और नीचे स्थित झिल्ली पर एक विद्युत क्षेत्र लागू करती है।जब नमक के अणु, बैक्टीरिया और वायरस सहित सकारात्मक या नकारात्मक रूप से आवेशित कण, झिल्ली से गुजरते हैं, तो वे इससे विकर्षित हो जाते हैं।आवेशित कणों को पानी की दूसरी धारा में निर्देशित किया जाता है, जिसे अंततः बाहर निकाल दिया जाता है।
यह प्रक्रिया घुले हुए और निलंबित ठोस पदार्थों को हटा देती है, जिससे साफ पानी चैनलों से होकर गुजर सकता है।क्योंकि इसमें केवल कम दबाव वाले पंप की आवश्यकता होती है, ICP अन्य तकनीकों की तुलना में कम ऊर्जा का उपयोग करता है।
लेकिन आईसीपी हमेशा चैनल के बीच में तैर रहे सभी नमक को नहीं हटाता है।इसलिए शोधकर्ताओं ने शेष नमक आयनों को हटाने के लिए इलेक्ट्रोडायलिसिस नामक एक दूसरी प्रक्रिया लागू की।
यूं और कांग ने आईसीपी और इलेक्ट्रोडायलिसिस मॉड्यूल का सही संयोजन खोजने के लिए मशीन लर्निंग का उपयोग किया।इष्टतम सेटअप में दो-चरण वाली आईसीपी प्रक्रिया होती है जहां पानी पहले चरण में छह मॉड्यूल से गुजरता है, फिर दूसरे चरण में तीन मॉड्यूल से गुजरता है, इसके बाद इलेक्ट्रोडायलिसिस प्रक्रिया होती है।यह प्रक्रिया को स्व-सफाई बनाते समय ऊर्जा की खपत को कम करता है।
"हालांकि यह सच है कि कुछ आवेशित कणों को आयन एक्सचेंज झिल्ली द्वारा पकड़ा जा सकता है, यदि वे फंस जाते हैं, तो हम विद्युत क्षेत्र की ध्रुवीयता को बदलकर आसानी से आवेशित कणों को हटा सकते हैं," युन ने समझाया।
उन्होंने अपनी ऊर्जा दक्षता में सुधार करने और उन्हें पोर्टेबल इकाइयों में फिट करने की अनुमति देने के लिए आईसीपी और इलेक्ट्रोडायलिसिस मॉड्यूल को सिकोड़कर रख दिया।शोधकर्ताओं ने गैर-विशेषज्ञों के लिए स्वचालित अलवणीकरण और सफाई की प्रक्रिया सिर्फ एक से शुरू करने के लिए एक उपकरण विकसित किया हैबटन.एक बार जब लवणता और कणों की संख्या निश्चित सीमा से नीचे आ जाती है, तो डिवाइस उपयोगकर्ताओं को सूचित करता है कि पानी पीने के लिए तैयार है।
शोधकर्ताओं ने एक स्मार्टफोन ऐप भी बनाया है जो डिवाइस को वायरलेस तरीके से नियंत्रित करता है और ऊर्जा खपत और पानी की लवणता पर वास्तविक समय डेटा रिपोर्ट करता है।
लवणता और गंदलापन (गंदलापन) की अलग-अलग डिग्री के पानी के साथ प्रयोगशाला प्रयोगों के बाद, बोस्टन के कार्सन बीच के मैदान में डिवाइस का परीक्षण किया गया।
यून और क्वोन ने बॉक्स को किनारे पर रखा और फीडर को पानी में गिरा दिया।लगभग आधे घंटे के बाद, उपकरण ने एक प्लास्टिक कप में पीने का साफ पानी भर दिया।
“यह बहुत रोमांचक और आश्चर्यजनक था कि यह पहले लॉन्च में भी सफल रहा।लेकिन मुझे लगता है कि हमारी सफलता का मुख्य कारण इन सभी छोटे सुधारों का संचय है जो हमने रास्ते में किए हैं, ”खान ने कहा।
परिणामी पानी विश्व स्वास्थ्य संगठन के गुणवत्ता मानकों से अधिक है, और स्थापना से निलंबित ठोस पदार्थों की मात्रा कम से कम 10 गुना कम हो जाती है।उनका प्रोटोटाइप 0.3 लीटर प्रति घंटे की दर से पीने का पानी पैदा करता है और प्रति लीटर केवल 20 वाट-घंटे की खपत करता है।
खान के अनुसार, पोर्टेबल सिस्टम विकसित करने में सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक एक सहज ज्ञान युक्त उपकरण बनाना है जिसे कोई भी उपयोग कर सके।
यून को एक स्टार्टअप के माध्यम से प्रौद्योगिकी का व्यवसायीकरण करने की उम्मीद है जिसे वह डिवाइस को अधिक उपयोगकर्ता-अनुकूल बनाने और इसकी ऊर्जा दक्षता और प्रदर्शन में सुधार करने के लिए लॉन्च करने की योजना बना रहा है।
प्रयोगशाला में, खान पिछले दशक में सीखे गए सबक को अलवणीकरण से परे पानी की गुणवत्ता के मुद्दों पर लागू करना चाहते हैं, जैसे कि पीने के पानी में दूषित पदार्थों का तेजी से पता लगाना।
उन्होंने कहा, "यह निश्चित रूप से एक रोमांचक परियोजना है और हमने अब तक जो प्रगति की है उस पर मुझे गर्व है, लेकिन अभी भी बहुत काम किया जाना बाकी है।"
उदाहरण के लिए, जबकि "इलेक्ट्रोमेम्ब्रेन प्रक्रियाओं का उपयोग करके पोर्टेबल सिस्टम का विकास ऑफ-ग्रिड छोटे पैमाने पर पानी के अलवणीकरण के लिए एक मूल और दिलचस्प तरीका है," प्रदूषण के प्रभाव, खासकर अगर पानी में उच्च मैलापन है, तो रखरखाव आवश्यकताओं और ऊर्जा लागत में काफी वृद्धि हो सकती है। , न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय में अबू धाबी जल अनुसंधान केंद्र के प्रोफेसर इंजीनियर और निदेशक निदाल हिलाल कहते हैं, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे।
उन्होंने कहा, "एक और सीमा महंगी सामग्रियों का उपयोग है।""सस्ती सामग्रियों का उपयोग करके समान प्रणालियों को देखना दिलचस्प होगा।"
अध्ययन को आंशिक रूप से DEVCOM सोल्जर सेंटर, अब्दुल लतीफ जमील वॉटर एंड फूड सिस्टम्स लेबोरेटरी (J-WAFS), नॉर्थईस्टर्न यूनिवर्सिटी पोस्टडॉक्टोरल फ़ेलोशिप प्रोग्राम इन एक्सपेरिमेंटल आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस और आरयू इंस्टीट्यूट ऑफ आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस द्वारा वित्त पोषित किया गया था।
फॉर्च्यून के इयान माउंट के अनुसार, एमआईटी के इलेक्ट्रॉनिक्स रिसर्च लेबोरेटरी के शोधकर्ताओं ने एक पोर्टेबल वॉटरमेकर विकसित किया है जो समुद्री जल को सुरक्षित पेयजल में बदल सकता है।माउंट लिखते हैं कि अनुसंधान वैज्ञानिक जोंग्युन खान और स्नातक छात्र ब्रूस क्रॉफर्ड ने उत्पाद का व्यावसायीकरण करने के लिए नोना टेक्नोलॉजीज की स्थापना की।
सीएनएन के नील नेल लुईस की रिपोर्ट के अनुसार, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने "एक फ्री-फ्लोटिंग डिसेलिनेशन डिवाइस विकसित किया है, जिसमें बाष्पीकरणकर्ताओं की कई परतें शामिल हैं, जो जल वाष्प के संघनन से गर्मी को पुनर्प्राप्त करती हैं, जिससे इसकी समग्र दक्षता बढ़ जाती है।"लुईस ने लिखा, "शोधकर्ताओं का सुझाव है कि इसे समुद्र में तैरते पैनल के रूप में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, तट पर ताजे पानी की आपूर्ति की जा सकती है, या इसे समुद्री जल टैंक में उपयोग करके एकल घर की सेवा के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है।"
एमआईटी के शोधकर्ताओं ने एक सूटकेस के आकार का पोर्टेबल अलवणीकरण उपकरण विकसित किया है जो खारे पानी को पीने के पानी में बदल सकता हैएक बटन दबाना, फास्ट कंपनी के एलिसेवेटा एम. ब्रैंडन की रिपोर्ट।ब्रैंडन ने लिखा, यह उपकरण "सुदूर द्वीपों, अपतटीय मालवाहक जहाजों और यहां तक कि पानी के करीब शरणार्थी शिविरों के लोगों के लिए एक आवश्यक उपकरण हो सकता है।"
मदरबोर्ड रिपोर्टर ऑड्रे कार्लटन लिखते हैं कि एमआईटी शोधकर्ताओं ने "एक फिल्टर रहित, पोर्टेबल अलवणीकरण उपकरण विकसित किया है जो नमक, बैक्टीरिया और वायरस जैसे आवेशित कणों को विक्षेपित करने के लिए सौर-जनित विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करता है।"समुद्र के बढ़ते स्तर के कारण कमी सभी के लिए एक बढ़ती हुई समस्या है।हम अंधकारमय भविष्य नहीं चाहते, लेकिन हम लोगों को इसके लिए तैयार रहने में मदद करना चाहते हैं।”
एमआईटी शोधकर्ताओं द्वारा विकसित एक नया पोर्टेबल सौर ऊर्जा संचालित अलवणीकरण उपकरण पीने के पानी का उत्पादन कर सकता हैएक बटन का स्पर्शद डेली बीस्ट के टोनी हो ट्रान के अनुसार।ट्रान ने लिखा, "डिवाइस पारंपरिक वॉटरमेकर्स की तरह किसी भी फिल्टर पर निर्भर नहीं है।""इसके बजाय, यह पानी से नमक के कणों जैसे खनिजों को हटाने के लिए पानी में बिजली प्रवाहित करता है।"