Đã có một số hệ thống khử muối sử dụng năng lượng mặt trời được phát triển những năm gần đây để giải quyết vấn đề duy trì nguồn cung cấp nước ngọt bền vững. Tuy nhiên, thách thức thường gặp là sự tích tụ muối, làm tắc nghẽn hệ thống và ảnh hưởng đến tốc độ sản xuất nước.

Để khắc phục vấn đề này, các nhà nghiên cứu từ MIT và Đại học Giao thông Thượng Hải đã lấy cảm hứng từ một hiện tượng tự nhiên, cụ thể là các dòng hải lưu sâu dưới đại dương được điều khiển như thế nào bởi sự khác biệt về mật độ nước, một quá trình được gọi là tuần hoàn nhiệt muối.

Hệ thống mới cải tiến dựa trên thiết kế trước đó của họ, một khái niệm tương tự bao gồm nhiều lớp được gọi là 'giai đoạn'. Mỗi tầng chứa một thiết bị bay hơi và ngưng tụ sử dụng ánh sáng mặt trời để tách muối khỏi nước một cách thụ động. Mặc dù nó sử dụng hiệu quả năng lượng mặt trời để làm bay hơi nước nhưng nó lại bị tắc sau vài ngày do tích tụ muối. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã thử phiên bản tuần hoàn nhiệt muối như một cách giảm thiểu sự tích tụ muối.

Các nhà nghiên cứu phát triển hệ thống khử muối sử dụng năng lượng mặt trời để tránh tắc nghẽn.

Thiết kế mới có một tầng duy nhất trông giống như chiếc hộp mỏng, bên trên là vật liệu tối màu giúp hấp thụ nhiệt từ Mặt trời. Bên trong, hộp được chia thành phần trên và phần dưới. Nước chảy qua nửa trên, nơi được lót bằng một lớp bay hơi sử dụng nhiệt mặt trời để làm nóng và bay hơi bất kỳ nước nào tiếp xúc trực tiếp. Hơi nước được dẫn xuống phần dưới, nơi có một lớp ngưng tụ làm mát hơi nước thành nước uống được, không chứa muối.

Toàn bộ chiếc hộp bị nghiêng, kết hợp với năng lượng nhiệt từ ánh sáng mặt trời, khiến nước xoáy khi chảy qua. Chuyển động này giúp nước tiếp xúc với lớp bay hơi bên trên đồng thời giữ cho muối tuần hoàn và ngăn không cho muối lắng đọng, tắc nghẽn.

Zhenyuan Xu, một trong những tác giả tương ứng của nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi giới thiệu một sự đối lưu thậm chí còn mạnh hơn tương tự những gì chúng ta thường thấy trong đại dương, ở quy mô dài hàng km. Khi nước biển tiếp xúc với không khí, ánh sáng mặt trời làm nước bốc hơi. Một khi nước rời khỏi bề mặt muối vẫn còn và nồng độ muối càng cao thì chất lỏng càng đặc và nước nặng hơn này muốn chảy xuống. Bằng cách bắt chước hiện tượng rộng hàng km này trong chiếc hộp nhỏ, chúng ta có thể tận dụng đặc điểm này để loại bỏ muối".

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra hệ thống của họ tạo ra nước ngọt ở nhiều nồng độ muối khác nhau, từ nước biển tự nhiên đến nước mặn hơn gấp 7 lần. Họ nói rằng nếu hệ thống được mở rộng với kích thước của một chiếc vali nhỏ, nó có thể tạo ra 4 đến 6 L (1,1 đến 1,6 gal) nước mỗi giờ và tồn tại trong vài năm trước khi cần thay thế các bộ phận.