През последните години засушаванията са водещи заглавия по целия свят, от кризата в Калифорния до водния недостиг на Кейптаун, а изследванията сочат, че 25 процента от земното кълбо в крайна сметка може да бъде оставено в постоянна суша поради климатичните промени. Но какво ще стане, ако можете просто да изтеглите вода от въздуха?
Това е предпоставката за нова технология, разработена от Калифорнийския университет, изследователи от Бъркли. Това е комбайн за вода, който може да извлича вода от въздуха, дори в изключително сух климат, като не използва никаква енергия, различна от околната слънчева светлина.
Ключът към водния комбайн е нов клас материали, наречени метало-органични рамки (MOFs). Тези MOF са твърди, но порести материали с огромни повърхности - един MOF с размер на захарно кубче може да има вътрешна повърхност толкова голяма, колкото много футболни игрища. Това означава, че те могат да абсорбират газове и течности и след това да ги освободят бързо, когато се добави топлина.
„Някои МФ, както показахме тук, имат изключителна способност да изсмукват водна пара от атмосферата, но в същото време не държат твърде плътно на водните молекули във вътрешността на порите им, така че да е лесно да извадите водата, Казва Омар Яги, професор по химия в Бъркли, който ръководи изследванията.
Изследователите тествали комбайна в Скотсдейл, Аризона, пустинен град с висока 40 процента влажност през нощта и 8 процента влажност през деня. Въз основа на опитите, използващи MOF на базата на цироний, изследователите смятат, че комбайнът в крайна сметка може да извлече около 3 унции вода на килограм MOF на ден.
Самият комбайн е кутия вътре в кутия. Вътрешната кутия съдържа легло от МФ. Външната кутия е двуметров прозрачен пластмасов куб. През нощта изследователите оставиха горната част на външната кутия, за да пуснат въздух покрай МО. През деня слагат горната част обратно, за да може кутията да се нагрява от слънцето. Топлината ще изтегли водата от МФ, където тя ще се кондензира по вътрешните стени на пластмасовия куб, преди да капе на дъното, където може да се събира.
„Най-важният аспект на тази технология е, че тя е напълно енерго-пасивна“, казва Юджийн Капустин, аспирант от Беркли, който работи върху изследването.
Тоест, тя няма нужда от енергия освен слънцето, което го прави екологично чист и достъпен за хората на места с ограничено електричество. Резултатите от опитите бяха публикувани по-рано този месец в списание Science Advances .
Екипът трябва да проведе повече изпитвания върху текущите модели, за да разбере кои фактори, като размер на устройството и къде се намира MOF в устройството, най-много влияят върху това колко вода може да бъде събрана. Те също така се надяват да научат повече за това как специфичните климатични условия влияят на добива на вода. Следващото изпитание е планирано за края на лятото в долината на смъртта, където влажността през нощта може да достигне 25 процента.
Микроскопско изображение на кристали на MOF (UC Berkeley) Yaghi също е разработил нов MOF на базата на алуминий, за който според него е 150 пъти по-евтин и може да улавя два пъти повече вода от сегашните MOF. Той и неговият екип проектират нов комбайн за вода, който активно вкарва въздух в MOF с висока скорост, като по този начин доставя много по-голям обем вода.
Сега екипът си партнира с индустрията за тестване на комбайни в индустриален мащаб. Те продължават да търсят по-нови, по-добри и по-евтини МФ.
„Много се радвам да видя, че все повече и повече изследователи по света се присъединяват към нашите усилия в това отношение“, казва Яги.
Идеята за изсмукване на вода от атмосферата не е нова, казва Ерик Хоек, професор по инженерство в Калифорнийския университет в Лос Анджелис и редактор на списанието npj Clean Water . Отдавна се отбелязва, че когато пускате климатик, водата изтича - това е така, защото машината охлажда въздуха до точката на оросяване, температурата, при която въздухът е наситен с водна пара и се образува конденз.
Но създаването на комбайни за вода на базата на технологията за охлаждане е невероятно енергоемко. При много сух климат точката на оросяване е под нулата. Охлаждането на въздуха до тази температура във всеки голям мащаб е невъзможно.
„Истинската иновация [от изследванията на Yaghi] е иновация на материалите“, казва Хоек. „Тези материали [МЗ] издърпват водата и по-лесно я отказват.“
Но концепцията е предизвикателна за мащабиране, предупреждава Hoek, тъй като количеството произведена вода на квадратен инч от комбайн е сравнително ниско и по този начин голям комбайн потенциално би заел огромно количество земя.
„Но може би за мащаб на домакинство или село може да бъде много интересен начин някой от мрежата да получи прясна вода“, казва Хоек.
Yaghi си представя точно това: бъдеще, в което всеки без лесен достъп до прясна вода има комбайн в двора си.
„Моята визия е да постигна„ персонализирана вода “, където хората в региони с водно напрежение имат у дома устройство, работещо на слънчева слънчева енергия, доставящо водата, която задоволява основните нужди на хората“, казва той. „Повече от една трета от населението по света живее в райони, стресирани от вода или страда от липса на чиста вода. Потенциалните последици от тази технология за трансформиране на живота на хората и подобряване на глобалните условия за обществено здраве са огромни. “
