Enligt FN har 2,2 miljarder människor fortfarande inte tillgång till säkert dricksvatten – vilket innebär att många antingen går mil för en klunk eller betalar skjortan för flaskvatten. För att möta efterfrågan har regioner från Kalifornien till delar av Mellanöstern vänt sig till avsaltningsverk som omvandlar havsvatten till färskvatten, men processen är dyr, energikrävande och genererar enorma mängder koncentrerad saltlake som, när den dumpas tillbaka i havet, ställer till med kaos i marina ekosystem genom att öka salthalten och suga ut syre. Det är som att lösa ett problem samtidigt som man skapar ett annat, bara saltare.\n\nForskare vid University of Rochester, ledda av optik- och fysikprofessorn Chunlei Guo, har presenterat ett soldrivet avsaltningssystem som kringgår de flesta av dessa huvudvärkar. Deras metod, som beskrivs i tidskriften Light: Science & Applications, producerar färskvatten effektivt, kräver ingen kemisk förbehandling och – avgörande – genererar inget saltlakeavfall. Istället återvinner den nästan alla lösta salter i fast form, vilket är ungefär så nära att både ha havsvatten och dricka det som vetenskapen har kommit.\n\nSystemet bygger på solpaneler av svart metall som texturerats med femtosekundlasrar. Denna behandling ger ytan två superkrafter: den absorberar nästan allt inkommande solljus och blir supervätskande – vilket innebär att den älskar vatten nästan lika mycket som en uttorkad maratonlöpare. Ett laserstrukturerat aktivt område drar ett tunt lager havsvatten över panelen. Solens strålar avdunstar vattnet, som destilleras till färskvatten, medan lösta salter och mineraler leds bort till obehandlade passiva regioner, vilket förhindrar den uppbyggnad som normalt täpper till sämre avsaltningsteknik.\n\nGuo noterar att många soltermiska avsaltningssystem fungerar bra i labbtester med förenklat havsvatten som bara består av vatten och natriumklorid. Men verkliga hav innehåller magnesium och kalcium, som bildar hårda, täta skorpor när de kristalliseras – liknande mineralavlagringar i en vattenkokare, fast havsvatten är mycket mer koncentrerat. För att tackla detta designade teamet mikroskopiska spår på den svarta metallytan som uppmuntrar salter att vandra bort från den aktiva zonen innan de kan ansamlas, med hjälp av kafferings-effekten – samma fenomen som lämnar den där irriterande bruna ringen på ditt bord efter ett spill. "Om du tappar kaffe på en yta, så avdunstar vattnet så småningom och en ring blir kvar vid ytterkanten," förklarar Guo. "Vi använder samma princip för att föra salterna till den passiva regionen."\n\nNär systemet testades med vatten från Stilla havet, Atlanten och Indiska oceanen rengjorde ytan sig kontinuerligt, utvann färskvatten samtidigt som salter leddes till passiva områden där de kunde samlas in utan prestandaförlust. En av de största fördelarna: de återvunna fasta ämnena kan ge värdefulla mineraler som litium, en nyckelingrediens i elbilsbatterier. I en relaterad studie i Journal of Materials Chemistry A bäddade Guo och kollegor in väte-titanat-nanopartiklar i metallens spår för att selektivt isolera litium från andra salter. Med vatten från Utahs Stora Saltsjö återvann de cirka 50 procent av litiumet i de kvarvarande salterna. "Att bryta litium från jorden har visat sig vara mycket påfrestande ur energi- och miljösynpunkt," säger Guo, "så att dra litium direkt från saltvatten kan vara en mycket viktig framtida väg."\n\nTekniken är fortfarande ett konceptbevis, men Guo tror att den kan skalas upp betydligt, vilket potentiellt kan öka tillgången till rent dricksvatten samtidigt som det skapar mer hållbara källor till kritiska mineraler. Forskningen stöddes av National Science Foundation, Bill & Melinda Gates Foundation och Worldwide Universities Network. Ytterligare bidragsgivare inkluderade seniorforskaren Subash Singh, alumnen Ran Wei '24, doktoranderna Luheng Tang och Tainshu Xu samt Mingjiang Ma från Institutet för optik.