Az elmúlt években az áradások világszerte hírességekre tettek szert, a kaliforniai vízválságtól a Fokváros súlyos vízhiányáig, és a kutatások szerint a földgömb 25% -át végül az éghajlatváltozás következtében tartós szárazság hagyhatja el. De mi van, ha egyszerűen el tudja húzni a vizet a levegőből?
Ez a Kaliforniai Egyetem által a Berkeley kutatói által kifejlesztett új technológia előfeltétele. Ez egy vízgyűjtő, amely kivonja a vizet a levegőből, még szélsőségesen száraz éghajlaton is, a környezeti napfénytől eltérő energia felhasználásával.
A víztakarító kulcsa egy új anyag osztály, amelyet fém-szerves vázaknak (MOF) neveznek. Ezek a MOF-ok szilárd, de porózus anyagok hatalmas felülettel - a cukorkocka méretű MOF belső felületének akár annyi futballpályája lehet. Ez azt jelenti, hogy képesek felszívni a gázokat és a folyadékokat, majd hő felvételekor gyorsan felszabadítják őket.
„Bizonyos MOF-ek rendkívüli képességgel képesek szívni a légkörtől származó vízgőzöket a légkörből, de ugyanakkor nem tartják túl szorosan a pórusukon belüli vízmolekulákat, hogy a víz könnyen kiszabaduljon, ”- mondja Omar Yaghi, a Berkeley kémia professzora, aki a kutatást vezette.
A kutatók a kombájnot az arizonai Scottsdale-ben, egy sivatagi városban tesztelték, ahol magas a 40% páratartalom éjszaka és 8% a napközben. A cirkónium-alapú MOF felhasználásával végzett kísérletek alapján a kutatók úgy vélik, hogy a kombájn végül kb. 3 uncia vizet tudna kinyerni egy font MOF-ból naponta.
Maga a kombájn egy doboz egy dobozban. A belső dobozban egy MOF-ágy található. A külső doboz két láb átlátszó műanyag kocka. Éjszaka a kutatók a külső doboz felső részét hagyták el, hogy a levegő áramolhasson a MOF-okon. Nappal a hátlapot tetik, hogy a nap melegítse a dobozt. A hő kihúzza a vizet a MOF-kből, ahol kondenzálódni fog a műanyag kocka belső falán, mielőtt az aljára csepegne, ahol össze lehet gyűjteni.
"Ennek a technológiának a legfontosabb szempontja, hogy teljesen energia-passzív" - mondja Eugene Kapustin, a Berkeley végzős hallgató, aki a kutatáson dolgozott.
Vagyis a nap mellett nincs szüksége energiára, környezetbaráttá és hozzáférhetővé téve az embereket korlátozott villamos energiájú helyeken. A kísérletek eredményeit a hónap elején tették közzé a Science Advances folyóiratban.
A csapatnak további vizsgálatokat kell végeznie a jelenlegi modellekkel annak megállapítása érdekében, hogy mely tényezők - például az eszköz mérete és az, hogy a MOF hol helyezkedik el az eszközben - befolyásolják leginkább a víz mennyiségét. Azt is remélik, hogy többet megtudnak arról, hogy a konkrét éghajlati feltételek hogyan befolyásolják a vízhozamot. A következő próbát nyár végén tervezik a Death Valley-ben, ahol az éjszakai páratartalom akár 25 százalék is lehet.
Egy MOF kristályainak mikroszkópos képe (UC Berkeley) A Yaghi kifejlesztett egy új alumínium alapú MOF-ot is, amely szerint 150-szer olcsóbb, és kétszer annyi vizet képes elnyelni, mint a jelenlegi MOF-ok. Ő és csapata egy új vízszedő kombájnt tervez, amely aktív módon nagy sebességgel vonja be a levegőt a MOF-ekbe, így sokkal nagyobb mennyiségű vizet szállít.
A csapat most együttműködik az iparral a betakarítók ipari méretű tesztelésére. Továbbá folytatnak újabb, jobb és olcsóbb MOF-ek keresését.
„Nagyon örülök annak, hogy szerte a világon egyre több kutató csatlakozik erõfeszítéseinkhez” - mondja Yaghi.
Eric Hoek, a los Angeles-i Kaliforniai Egyetem mérnöki professzora és az npj Clean Water folyóirat szerkesztője nem új ötlet a víznek a légkörből történő kiszívására . Régóta megjegyezzük, hogy amikor klímaberendezést működtet, víz csöpög - ez azért van, mert a gép lehűti a levegőt a harmatpontig, a hőmérsékletet, amelyen a levegő vízgőzzel telíti és kondenzálódik.
A hűtési technológián alapuló vízgyűjtők létrehozása azonban hihetetlenül energiaigényes. Nagyon száraz éghajlaton a harmatpont nulla alatt van. Lehetetlen hűteni a levegőt arra a hőmérsékletre bármilyen nagymértékben.
„A [Yaghi kutatásának] valódi innovációja anyaginnováció” - mondja Hoek. "Ezek az anyagok [a MOF-ok] kihúzzák a vizet, és könnyebben adják fel."
A koncepció mérete azonban kihívást jelent, figyelmezteti Hoek, mivel a kombájn négyzet hüvelykére jutó vízmennyisége viszonylag alacsony, így egy nagy kombájn potenciálisan hatalmas földet foglalna el.
"De háztartások vagy falvak számára ez nagyon érdekes lehet, ha valaki a hálózaton kívül édesvízhez jut" - mondja Hoek.
Yaghi pontosan ezt képzelte: egy olyan jövőt, ahol mindenkinek nincs édesvízi hozzáférése, udvarán betakarító található.
„Látásom az, hogy elérjük a„ személyre szabott vizet ”, ahol a vízhiányos helyzetű régiók lakóinak otthon van egy környezeti napenergiával működő készülék, amely az egyének alapvető szükségleteit kielégítő vizet szállít” - mondja. „A világ lakosságának több mint egyharmada vízhiányos régiókban él, vagy szenved a tiszta víz hiánya. Ennek a technológiának az emberek életének átalakításában és a globális közegészségügyi helyzet javításában rejlő lehetőségei óriási lehetnek. ”
