Tillsatsfri och utan saltlösningsutsläpp: soltermisk avsaltning med samtidig fullständig mineralutvinning från havsvatten

Att förvandla solljus och havsvatten till dricksvatten

Många kustsamhällen står inför ett dilemma: de omges av hav men saknar säkert dricksvatten. Denna studie beskriver en ny metod för att göra havsvatten drickbart med bara solljus, samtidigt som användbara mineraler från havet fångas upp. Metoden undviker den smutsiga saltlösning som skapas av många nuvarande avsaltningsanläggningar och syftar till en renare och mer effektiv väg till säkert vatten och värdefulla resurser.

Varför nuvarande avsaltning faller kort

Konventionella avsaltningsanläggningar, såsom de som bygger på omvänd osmos, använder mycket energi och släpper ut stora mängder koncentrerad saltlösning blandad med kemikalier tillbaka till miljön. Denna saltlösning kan skada marint liv, kustområden och även grundvatten. Samtidigt innehåller havsvatten stora mängder lösta mineraler, inklusive vissa som är knappa och värdefulla på land. I idealfallet skulle ett enda system tillhandahålla färskt vatten, omvandla lösta salter till fasta former och göra detta utan att släppa ut flytande avfall.

En soldriven metallpanel som "dricker" från havet

För att möta denna utmaning byggde forskarna en specialpanel i metall som både suger upp havsvatten och fångar solljus. De använder en snabb laserbearbetningsmetod för att skulptera ytan på tunt aluminium till skogar av små spår täckta med ännu mindre strukturer. Denna behandling gör metallen kolsvart och mycket absorberande, så den omvandlar nästan allt inkommande solljus till värme. Den gör också ytan superkapillär, vilket innebär att en tunn vattenfilm kan klättra uppför genom spåren, dragen av kapillärkrafter. När solljus träffar panelen värms den tunna filmen upp och vattnet förångas snabbt till ånga, medan de lösta salterna lämnas kvar på ytan.

Hålla salt borta från arbetszonen

Saltansamling missgynnar normalt solförångare genom att blockera vattenflödet och reflektera ljus. Nyckelns framsteg i detta arbete är att den laserskulpterade panelen automatiskt skjuter de nybildade saltkristallerna bort från det centrala arbetsområdet till sidoregioner där de kan samlas in. Författarna visar att djupare och bredare ytgropar tillför ett starkt flöde av relativt färskt havsvatten som når den växande saltsfronten. Mikroskopiska observationer visar att avdunstningen först koncentrerar salt vid den yttre vattengränsen, liknande hur en kafferring bildas när en droppe torkar. Sedan tar en process som kallas saltskridning över: tunna filmer av saltvatten rör sig över den porösa saltkorst, löser upp den lokalt och omkristalliserar längre ut. Denna upprepade cykel gör att saltkanten marscherar bort från den aktiva zonen, som förblir ren och effektiv.

Färskt vatten och fasta mineraler utan saltlösningsavfall

I kontrollerade inomhustester under standardiserat solljus når den optimerade paneldesignen en förångningshastighet på cirka 1,76 kilogram vatten per kvadratmeter och timme, med ungefär tre fjärdedelar av den inkommande solenergin som går till att förånga vatten. Samtidigt framträder nästan allt salt som fanns i det förångade havsvattnet som fasta kristaller på panelens passiva regioner, så nästan inget återgår till vattnet nedanför. Vid kontinuerlig drift under veckolånga perioder förblir både vattenproduktionen och saltsamlingen stabil, medan salthalten i det kvarvarande havsvattnet förblir nästan konstant, vilket visar att flytande saltlösningsavfall inte byggs upp. Tester med havsvatten från Atlanten, Stilla havet och Indiska oceanen ger liknande prestanda, och det kondenserade vattnet uppfyller etablerade dricksvattenstandarder.

Gruvdrift i havet samtidigt som det blir drickbart

De insamlade fasta ämnena innehåller de förväntade vanliga salterna såsom natrium, magnesium, kalium och kalcium, men också spårmängder av mer värdefulla element som guld, cesium, brom och uran. Författarna föreslår att genom att lägga till selektiva beläggningar på delar av panelen skulle systemet kunna trimmas för att fånga specifika metaller som litium samtidigt som färskt vatten produceras. Eftersom panelen kan dra vatten uppför kan den lutas för att följa solen över himlen och därigenom förbättra dygnsproduktionen. Enkelt uttryckt pekar detta arbete på ett praktiskt sätt att omvandla solljus och havsvatten till både drickbart vatten och minerbara mineraler, samtidigt som man undviker de miljöfaror som saltlösningsutsläpp medför.

Citering: Tang, L., Singh, S.C., Wei, R. et al. Additive-free and brine-discharge-free solar-thermal desalination with simultaneous complete mineral mining from ocean water. Light Sci Appl 15, 246 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-026-02315-4

Nyckelord: solavsaltning, havsvatten, noll flytande utsläpp, mineralåtervinning, vattenrening