Kina utvinner hypersonisk våpendrivstoff fra sjøvann.

Ifølge SCMP har forskere ved Northwest Agricultural and Forestry University (Kina) utviklet en ny teknologi som muliggjør utvinning og innsamling av bor fra sjøvann.

Bor er et lettvektselement som brukes som fast brensel i scramjet-motorer på noen av Kinas avanserte hypersoniske våpen. I tillegg er det en nøkkelkomponent i neodym-jern-bor-sjeldne jordartsmagneter, et materiale som er mye brukt i industri og forsvar.

Midt i handelsspenninger knyttet til strategiske mineraler blir behovet for en stabil forsyning av bor, sammen med neodym og jern, stadig viktigere for globale forsyningskjeder.

Bor spiller en avgjørende rolle i produksjonen av drivstoff til Kinas hypersoniske våpen. (Foto: SCMP)

Kina har verdens største etterspørsel etter bor, men er ikke en stor produsent. Størstedelen av den globale borforsyningen kommer fra Tyrkia og USA.

Sjøvann inneholder svært små mengder bor som dagens omvendt osmose-avsaltingteknologi ikke kan fjerne, og kan til og med øke konsentrasjonen. Langvarig bruk av filtrert vann som fortsatt inneholder bor kan være helseskadelig.

I en studie publisert 7. november i tidsskriftet Science Bulletin, uttalte forskerteamet at soldrevet grensesnittfordampningsteknologi (SDIE) vurderes som en bærekraftig løsning for ferskvannsproduksjon.

Teamet uttalte at den nylige integreringen av selektive adsorbenter i SDIE-systemet har åpnet for muligheten for samtidig å separere ferskvann og gjenvinne mange verdifulle elementer som litium, uran og cesium. Byggende på dette grunnlaget utviklet de et soldrevet system for både å produsere ferskvann og separere bor fra sjøvann.

Teamet laget en ny gel kalt MMS, ved å bruke natriumalginat som base og supplere den med to høyteknologiske forbindelser, MXene og MgO. MXene er et todimensjonalt nanomateriale med en grafenlignende struktur, kjent for sin effektive fototermiske konvertering, som akselererer fordampning. Samtidig fungerer MgO som et adsorbent, som muliggjør selektiv borfangst.

MMS-gel lages til tynne ark som er 2 mm tykke. Det øverste laget flyter på vannoverflaten for å absorbere lys og utveksle luft, mens det nederste laget er nedsenket i sjøvann for å utføre absorpsjonsprosessen.

I sollys fordamper vann fra geloverflaten, noe som skaper en konsentrasjonsgradient som trekker sjøvann opp gjennom gelen. Den delen av gelen som er i kontakt med sjøvann absorberer kontinuerlig vann og bor, mens MgO-partiklene inni holder på boret.

Ifølge forskerteamet produseres ferskvann gjennom fordampning i MXene-MgO-komposittgelen, mens bor akkumuleres inne i gelen. I laboratorietester oppnådde systemet en maksimal fordampningshastighet på 2,14 kg vann/m2 gel per time og fanget opp 225,52 mg bor.

Effektiviteten til MMS stammer fra den unike lagdelte porøse strukturen og kombinasjonen av MXene og MgO. MXene absorberer lys og omdanner energi til varme, mens MgO er et effektivt boradsorbent. Variasjoner i temperatur, konsentrasjon og strømning i gelen bidrar også til den akselererte borfangsthastigheten.

For å bekrefte den praktiske anvendelsen utførte teamet utendørstester i Hong Kong. Etter tre timers drift oppsto det kondens på den øvre delen av enheten. Til tross for den relativt svake solstrålingen i mars, produserte gelen fortsatt 5,20 kg vann/m² og fanget 122,45 mg bor/m². Ingen borioner ble oppdaget i det kondenserte vannet.

Ifølge forskerteamet kan MMS-gelen brukes om igjen flere ganger. Etter sju sykluser forble boradsorpsjonskapasiteten over 86 %, mens fordampningshastigheten knapt minket.

«Resultatene viser at MMS har et stort potensial for å produsere ferskvann og utvinne bor fra sjøvann eller brakkvann samtidig», sa Fan Zhimin, lederen for forskningsprosjektet, og la til at teamet ønsker å fortsette å evaluere kostnadene og skalerbarheten til teknologien for storskala applikasjoner.

Kommentar (0)