Od pewnego czasu straszą nas brakiem słodkiej wody. Czy pole magnetyczne pomogłoby w szybszej destylacji wody morskiej?

 Odkąd pamiętam straszą nas różnymi plagami. A to zagładą nuklearną, a to dziurą ozonową, to znowu globalnym ociepleniem. Od paru lat, z razu nieśmiało, usiłuje się nas straszyć brakiem słodkiej wody. Że to niby jej kiedyś w przyszłości zabraknie, ale już teraz trzeba nakładać na nią nowe podatki,  podwyższać jej cenę i zmuszać ludzi do oszczędzania. Nie wiem czemu ma służyć to oszczędzanie słodkiej wody, bo przecież jak my jej mniej zużyjemy to i tak nadmiar spłynie rzekami do morza i ze słodkiej wody zrobi się słona. Ale jacyś dziwni jegomoście, ponoć z tytułami profesorskimi, zapewniają nas, że koniecznie musimy więcej płacić za wodę i oszczędzać ją. Nie wiem jak to ma się do prawdy o rzeczywistych zasobach słodkiej wody, ale kiedyś prowadziłem eksperymenty z odparowywaniem wody z roztworu soli kuchennej i krystalizacją soli w polu magnetycznym, które dały ciekawe wyniki mogące mieć zastosowanie w odsalaniu wody morskiej, której jest pod dostatkiem na świecie. Eksperymenty te wykonane zostały jakby przy okazji, gdy pracowałem na uniwersytecie w Konstancji, a zainspirowała mnie do tego podróż do Indonezji, gdzie widziałem jak z wody morskiej uzyskuje się sól. Na zdjęciu powyżej jest to pokazane. Do ziemnych płytkich prostokątów wlewano wodę morską, która sobie parowała. Gdy woda wyschła, wtedy zbierano sól, która z niej pozostała. 
Powróćmy do Konstancji, pięknego miasta nad Jeziorem Bodeńskim, słynnego z soboru i stracenia Jana Husa. Gdy pracowałem na tamtejszym uniwersytecie poproszono mnie, żebym przetestował elektomagnes, który grupa otrzymała z firmy Bruker. Miałem sprawdzić, z jakimi polami magnetycznymi elektromagnes może pracować i jak długo, czy się grzeje w czasie pracy, czy nie itp. Elektromagnes został umieszczony w podziemiach uniwersytetu w pomieszczeniu bez okien, gdzie panowała stała temperatura i wilgotność. Praktycznie tylko ja miałem dostęp do tego pomieszczenia, bo inni nie mieli potrzeby, aby się tam zjawiać, a ja pracowałem w sąsiednim pomieszczeniu nad innymi eksperymentami. Żeby elektromagnes nie pracował jałowo postanowiłem wykorzystać go do prostych eksperymentów z tym, co miałem akurat pod ręką. A miałem chemicznie czystą sól kuchenną  i wodę zdejonizowaną. Postanowiłem więc robić eksperymenty z roztworem nasyconym NaCl. Z literatury wiadomo, że pole magnetyczne oddziałuje z wodą i jej roztworem soli kuchennej. Woda jest diamagnetyczna i może lewitować w silnym polu magnetycznym (10 T). Słabe pole magnetyczne (15 mT) przyspiesza parowanie roztworów wodnych NaCl, KCl, Na3PO4 i CaCl2. 

Eksperyment był przeprowadzany w następujących warunkach: temperatura w pomieszczeniu wynosiła 20 st. C., elektromagnes był tak dobrze chłodzony wodą, że jego temperatura była nawet niższa niż otoczenia. Temperatura rdzenia elektomagnesu wynosiła tyle, co otoczenia czyli 20 st. C. Naczynie z nasyconym roztworem NaCl w wodzie zdejonizowanej umieszczałem pomiędzy biegunami elektromagnesu na drewnianym klocku, który izolował termiczne próbkę od elektromagnesu, co jest pokazane na rysunku obok. Naczynie przykrywałem daszkiem z folii aluminiowej, żeby kurz nie osiadał. Folia nie była szczelna i umożliwiała parowanie. Identyczne naczynie, z identycznym roztworem i daszkiem stawiałem w pewnej odległości od elektromagnesu, tam gdzie pole magnetyczne było równe ziemskiemu. Była to próbka porównawcza. Próby przeprowadzałem w zerowym polu magnetycznym, 400 i 800 mT. 

Na rysunku obok pokazana jest sól po wyschnięciu. Krystalizacja próbki odniesienia trwała 11 dni, próbki w polu 400 mT – 6 dni, a w polu 800 mT – 7 dni, czyli dłużej niż w słabszym polu, ale krócej niż bez pola. Czyli z tych trzech pomiarów wynika, że najoptymalniejszym polem jest pole 400 mT. Oczywiście może być inne, bo pomiary zrobiłem tylko dla 3 wartości pola magnetycznego. Ale z pomiarów wynika, że gdzieś pomiędzy 0, a 800 mT jest takie pole magnetyczne w którym parowanie wody i krystalizacja soli przebiega najszybciej. 

 

Co ciekawe, jak widać na rysunku obok, stała sieci krystalicznej soli zmienia się podobnie jak czas parowania wody. Czyli sieć jest najmniejsza dla soli krystalizującej w polu 400 mT i wynosi 0.56384nm, większa jest dla 800 mT - 0.56393nm, a największa dla zerowego pola - 0.56402nm. Błąd pomiaru wynosił 0.00002nm.  



Dodatkowo obrazy ze skaningowego mikroskopu elektronowego pokazały, że kryształki soli są najbardziej regularne dla pola 400 mT, a najbardziej chaotyczne dla zerowego pola. 
To że istnieje jakieś określone pole magnetyczne, przy którym woda najszybciej paruje niesie konsekwencje techniczne. Zastosowanie pola magnetycznego w odsalaniu wody morskiej zwiększy wydajność takiego procesu i pomoże zaoszczędzić energię służącą do ogrzewania wody morskiej w procesie destylacji lub energię elektryczną służącą do zasilania pomp w procesie odwrotnej osmozy. Pole magnetyczne poniżej 1 T można dość łatwo wytworzyć za pomocą magnesów stałych, które nie zużywają energii elektrycznej, w przeciwieństwie do elektromagnesów. 

Rysunek obok przedstawia schemat możliwego rozwiązania technicznego dla procesu destylacji wody. Woda jest dostarczana do urządzenia a pomocą rur plastikowych do wymiennych zbiorników plastikowych umieszczonych pomiędzy stałymi magnesami. Nad nimi umieszczony jest plastikowy przeźroczysty daszek na którym skrapla się para wodna i kropelki wody ściekają do zbiorników ze słodką wodą. Można również umieścić obok urządzenia lustra, które zintensyfikują działanie promieni słonecznych. 

Oczywiście to wszystko być może, jeśli moje wstępne badania są odzwierciedleniem rzeczywistych zależności, a nie tylko przypadkowym zbiegiem okoliczności. 

Mam nadzieję, że ludzie mający możliwości rozwinięcia tych moich wstępnych badań zainteresują się tym tekstem i będą to kontynuować. Może się również okazać, że wszystko w tym temacie jest wiadome, tylko ja jeden o tym nie wiem.