海水を飲料水に変える新技術、廃液ゼロで実現

国連推定で安全な飲料水を確保できない22億人を背景に、ロチェスター大学の研究チームが革新的な太陽熱淡水化技術を開発しました。レーザーエッチング加工した黒色金属パネルを用いた新手法は、濃縮塩水（ブライン）を発生させず、海水から貴重なリチウムも抽出可能です。

リード段落

ロチェスター大学光学研究所の研究者らが開発した新しい太陽熱淡水化プロセスは、エネルギー効率に優れ、廃液を残さない淡水化技術である。従来の逆浸透膜法や熱蒸留法はエネルギー集約的で、水の前処理・後処理が必要だが、この新技術はそうした課題を解決する可能性を持つ。太陽光がなければ成立しない技術ではあるが、世界の水不足問題の改善に寄与するとみられている。

技術の仕組みと特徴

この淡水化技術はフェムト秒レーザーでエッチングした黒色金属から成るソーラーパネルを使用する。パネルのレーザー処理された活性領域は、水を表面全体に引き寄せ、ほぼすべての太陽放射を吸収し、残された塩類・鉱物を受動領域に沈積させる機構である。

研究チームは太平洋、大西洋、インド洋から採取した水のサンプルで検証を行った。本手法は塩類のほぼ100パーセントを固体形態で抽出する。従来技術のように海に廃液を戻すことで生じた塩濃度上昇と酸素低下といった海洋汚染を防ぐことができるのが特徴である。

リチウム抽出への応用

淡水化の副産物である塩類から貴重な鉱物を抽出することも可能である。研究チームは水素チタン酸からなるナノ粒子を黒色金属の表面溝に組み込み、他の塩類からリチウムを分離する手法を開発した。グレートソルト湖の水サンプルを用いた実験では、淡水化後に残された塩類から約50パーセントのリチウムを抽出できた。

Chunlei Guo は「地中からのリチウム採掘は非常にエネルギー消費と環境負荷が大きいため、塩水から直接リチウムを取得する方法は将来的に非常に重要な経路になる可能性がある」と述べた。

研究の支援と成果

本研究はアメリカ国立科学財団、ビル・アンド・メリンダ・ゲイツ財団、ワールドワイド・ユニバーシティーズ・ネットワークから支援を受けた。成果は『Light: Science & Applications』および『Journal of Materials Chemistry A』に掲載されている。

筆者の見立て

• リチウム採掘の環境的課題を背景に、海水からの直接抽出は「将来的に重要な経路」となる可能性を示唆している。
• 本淡水化技術は「本質的にスケーラブルであり、世界の飲料水へのアクセス改善と貴金属サプライチェーンの持続可能性向上に貢献する可能性」を示唆している。

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出典

News Center『New method turns ocean water into drinking water, without waste』https://www.rochester.edu/newscenter/what-is-desalination-definition-ocean-water-704732/（Light: Science & Applications および Journal of Materials Chemistry A の報道による）