Penyediaan air minum bersih selama ini selalu dianggap sebagai hak asasi manusia di banyak daerah, tetapi keadaan di berbagai belahan dunia sangat berbeda. Dunia Ketiga telah berjuang untuk air minum bersih. Sistem sanitasi aluminium berbasis laser baru dapat membantu negara berkembang menyediakan air bersih dan menyelamatkan nyawa.
Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Subhash Singh dari Institute of Optics di University of Rochester di New York percaya bahwa sanitasi air berbasis matahari mungkin menjadi kunci untuk menyediakan air bersih yang berkelanjutan bagi populasi dunia yang berkembang pesat. Hasil studi tersebut dipublikasikan di jurnal Nature Sustainability.
Organisasi Kesehatan Dunia telah mendaftarkan radiasi ultraviolet untuk botol transparan yang mensterilkan matahari dan wadah buram yang mensterilkan panas sebagai metode untuk membersihkan air selama periode waktu tertentu. Ada juga banyak sistem di pasaran yang menggunakan sinar matahari untuk menjernihkan air. Tetapi sistem ini memiliki kekurangan yang jelas: masalah skalabilitas. Sistem yang dapat mendisinfeksi sekelompok kecil orang atau keluarga mungkin tidak terlalu berguna saat mendisinfeksi seluruh kota atau desa. Ditambah dengan biaya terkait sistem desinfeksi air, 1 dari 9 orang (sekitar 785 juta orang) tidak bisa mendapatkan air bersih. Di antara mereka, 1 juta orang meninggal setiap tahun karena kekurangan air bersih.
Tim peneliti menemukan beberapa masalah dengan sistem sanitasi air saat ini, terutama masalah penguapan antarmuka yang digerakkan oleh matahari. Ini termasuk, tetapi tidak terbatas pada: ketidakmampuan untuk mengontrol batas penjejakan matahari dari evaporator antarmuka, yang berarti bahwa ketika sudut matahari berubah, konsentrasi optik akan menurun, yang mengakibatkan penurunan kemampuan desinfeksi. Masalah lainnya adalah efek pemblokiran yang sangat mengurangi efisiensi peralatan.
Karena sistem sterilisasi surya saat ini menggunakan" bottom-up" sistem pemanas, sebagian besar energi yang dihasilkan akan hilang melalui penguapan air dan udara. Beberapa sistem mengatasi masalah efisiensi ini dengan memperkenalkan sistem pembangkit energi panas matahari pada antarmuka udara / air. Karena permukaan ini mengapung di atas air, permukaan ini tidak dapat diposisikan secara akurat untuk menghadapi cahaya yang datang, dan masalah penyumbatan akan diperburuk dengan kontak dengan inti air.
Selain itu, ada masalah yang sangat penting: pembersih surya saat ini hanya dapat menghilangkan polusi biologis. Ada juga sejumlah besar polutan lain, terutama logam berat, yang belum diolah.
Tim menyarankan untuk menggunakan permukaan dengan daya serap air super dan penyerapan super ringan untuk membersihkan air dengan energi matahari. Permukaan dengan daya serap air super dan daya serap super ringan ini terdiri dari aluminium, yang mudah diperoleh dan berbiaya rendah.
Namun, aluminium tradisional yang tidak diolah tidak memiliki sifat berpori yang diperlukan untuk penyerapan air. Selain itu, permukaannya bersifat reflektif, sehingga tidak menyerap cahaya. Untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti melaser aluminium dengan pulsa laser femtosecond. Permukaan berpori yang dibuat oleh perawatan laser ini memungkinkan air mengalir dengan kecepatan tetap sekitar 2 milimeter per detik di bawah pengaruh gravitasi. Ini berarti air dapat diangkut ke permukaan penyerapan matahari untuk disinfeksi.
Oleh karena itu, permukaan berpori ini dapat dipasang pada platform terapung di berbagai sudut untuk meningkatkan timbulnya sinar matahari. Ini juga berarti bahwa panel ini terhubung ke sistem pelacakan matahari untuk melacak lintasan matahari&# 39 dan menjaga tingkat desinfeksi dalam kondisi terbaik.
Para peneliti juga fokus pada bentuk permukaan berpori ini dan bagaimana ia menghilangkan panas melalui air. Mereka menemukan bahwa permukaan berbentuk U dapat meminimalkan kontak dengan permukaan air, menjadikannya model yang paling hemat energi saat ini. Sejauh ini, tingkat penguapan yang telah dicatat oleh tim bahkan melebihi peralatan ideal dalam kondisi pengoperasian yang 100% efisien.
Tim peneliti tidak hanya menguji air yang terkontaminasi secara biologis, tetapi juga menguji air yang terkontaminasi oleh polutan lain seperti logam, limbah rumah tangga dan pertanian. Penelitian mereka menemukan bahwa massa jenis air turun 4 hingga 5 kali lipat. Memenuhi standar WHO untuk air minum yang aman.