Συγκομιδή νερού από ξηρό αέρα με τη βοήθεια του ηλιακού φωτός και λίγη χημεία

Η σημασία του νερού δεν πρέπει να υποτιμάται. Είναι απαραίτητο για την ανθρώπινη υγεία και για πολλές πτυχές της παγκόσμιας οικονομίας. Σε αυτούς περιλαμβάνονται οι τομείς της μεταποίησης και της παραγωγής ενέργειας. Ενώ το νερό είναι μια βασική ανάγκη, χωρίς την οποία δεν θα μπορούσαμε να επιβιώσουμε, μερικές φορές χρησιμοποιείται ανεύθυνα και αυτό πρέπει να αλλάξει.

Παρά το γεγονός ότι είναι ένα απαραίτητος πόρος, κατά προσέγγιση δυο τριτα του παγκόσμιου πληθυσμού αντιμετωπίζει το σοβαρό ζήτημα της λειψυδρίας. Επιπλέον, περίπου το ένα τρίτο των υπόγειων υδάτινων λεκανών του κόσμου είναι μη βιώσιμα εξαντληθεί. Με τη μείωση των αποθεμάτων υπόγειων υδάτων και τον μεγάλο αριθμό ατόμων που έχουν σοβαρά περιορισμένη πρόσβαση σε πόσιμο νερό, παρέμβαση του είδους απατείται.

Ωστόσο, δεν χάνονται όλα, ειδικά όχι με Omar Yaghi από το UC Berkeley (Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Μπέρκλεϋ) για την υπόθεση. Η δουλειά του σε μεταλλικά-οργανικά κουφώματα (MOFs) τον οδήγησαν να συνεργαστεί με την Evelyn Wang του MIT (Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης) για να δημιουργήσει ένα σύστημα συλλογής νερού, ικανό να λειτουργεί σε ξηρά κλίματα με επίπεδο υγρασίας μόλις 20 ανά σεντ.

Μεταλλικά-Οργανικά Κουφώματα

Αυτό MOF είναι ιδιαίτερα ικανός να παγιδεύει μόρια νερού σε συνθήκες χαμηλής υγρασίας

MOF Οι κρύσταλλοι έχουν αποδειχθεί στο παρελθόν σε άλλες εφαρμογές όπως η δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα από τα καυσαέρια και άλλες χημικές χρήσεις. Τώρα, είναι η ώρα τους να λάμψουν στον τομέα της συγκομιδής νερού.

ο MOF που χρησιμοποιείται στη συσκευή συλλογής νερού των Yaghi και Wang χρησιμοποιεί έναν συνδυασμό ζιρκονίου και αδιπικού οξέος. Αυτό MOF είναι ιδιαίτερα ικανός να παγιδεύει μόρια νερού σε συνθήκες χαμηλής υγρασίας.

Συγκομιδή νερού με τη βοήθεια μεταλλικών-οργανικών πλαισίων

Το πρωτότυπο της ομάδας κατάφερε να συγκεντρώσει 2,8 λίτρα νερού σε διάστημα 12 ωρών.

Για να είναι βιώσιμη μια συσκευή συλλογής νερού, θα πρέπει να μπορεί να λειτουργεί αποτελεσματικά με ελάχιστες ενεργειακές απαιτήσεις.

Η πλήρης συσκευή αποτελείται από MOF κρύσταλλοι που βρίσκονται ανάμεσα σε έναν ηλιακό απορροφητή και μια πλάκα συμπυκνωτή.

ο MOF Οι κρύσταλλοι απορροφούν νερό και αυτό το παγιδευμένο νερό στη συνέχεια εξατμίζεται. Αυτό γίνεται με τη χρήση θερμικής ενέργειας που συλλέγεται από τον ήλιο από τον ηλιακό απορροφητή. Τέλος, η πλάκα συμπυκνωτή ψύχει τους υδρατμούς, επιτρέποντας τη συλλογή σταγονιδίων νερού.

Το πρωτότυπο της ομάδας κατάφερε να συγκεντρώσει 2,8 λίτρα νερού σε διάστημα 12 ωρών. Η ομορφιά αυτού του συστήματος είναι ότι δεν θα απαιτούσε μεγάλες αλλαγές υποδομής για να εφαρμοστεί. ο MOF Οι κρύσταλλοι είναι φυσικά ικανοί να παγιδεύουν το νερό και το μόνο που χρειάζεται για να απελευθερωθεί το νερό είναι το φως του ήλιου. Αυτό καθιστά αυτό το σύστημα εξαιρετικό υποψήφιο για χρήση σε απομακρυσμένες περιοχές.

Εκτός από το ότι είναι εξαιρετικό για απομακρυσμένες περιοχές που χρειάζονται νερό, αυτό το σύστημα θα μπορούσε επίσης να εφαρμοστεί σε ακόμη ευρύτερη κλίμακα. Οι παραδοσιακές μέθοδοι συλλογής και παράδοσης νερού περιλαμβάνουν τεράστια υπόγεια υδραυλικά δίκτυα. Αυτά τα αποκεντρωμένα συστήματα, εάν τελειοποιηθούν, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε κάθε νοικοκυριό για την κάλυψη των αναγκών μας σε νερό.

Βελτιώσεις που πρέπει να γίνουν

Ο Kaghi και ο Wang εργάζονται σταθερά για να βελτιώσουν το σύστημά τους για να συλλέξουν περισσότερο νερό.

Αυτό το σύστημα συλλογής νερού MOF, αν και πολλά υποσχόμενο, δεν έχει τελειοποιηθεί ακόμη. Υπάρχει τουλάχιστον, ωστόσο, ήδη ένα πολλά υποσχόμενο λειτουργικό πρωτότυπο. Ο Kaghi και ο Wang εργάζονται σταθερά για να βελτιώσουν το σύστημά τους για να συλλέξουν περισσότερο νερό.

Ο Kaghi σημειώνει ότι για να υπάρχει συνεχής παροχή νερού από το σύστημά τους, θα μπορούσε να σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε να ρουφάει νερό κατά τη διάρκεια της νύχτας και να απελευθερώνει νερό κατά τη διάρκεια της ημέρας. Μια άλλη επιλογή είναι να διαμορφώσετε τον ηλιακό απορροφητή ώστε να παράγει υδρατμούς με ταχύτερο ρυθμό.

Για να ακούσετε τον ίδιο τον Yaghi να μιλάει στη συσκευή, ρίξτε μια ματιά Αυτό το βίντεο, όπου αναλύει τα πάντα απλά και εξηγεί τη βασική αρχή λειτουργίας της συσκευής του.

Τελικές σκέψεις

Η συσκευή συλλογής νερού των Yaghi and Wang είναι ένα βιώσιμο μέσο για τη βιώσιμη συλλογή νερού που έχει χαμηλές ενεργειακές απαιτήσεις. Είναι τεχνολογίες όπως αυτή που μπορούν να βοηθήσουν στην ανακούφιση των παγκόσμιων δεινών και μπορεί να το κάνει με ελάχιστες περιβαλλοντικές επιπτώσεις.