Skörda vatten från torr luft med hjälp av solljus och lite kemi

Vikten av vatten får inte underskattas. Det är viktigt för människors hälsa och för många aspekter av den globala ekonomin. Dessa inkluderar tillverknings- och energiproduktionssektorerna. Även om vatten är en grundläggande nödvändighet, utan vilken vi inte skulle kunna överleva, används det ibland oansvarigt och detta måste förändras.

Trots att vara en oumbärlig resurs, ungefär två tredjedelar av världens befolkning står inför den allvarliga frågan om vattenbrist. Dessutom finns ungefär en tredjedel av världens grundvattenbassänger ohållbart utarmat. Med minskande grundvattentillgång och ett stort antal personer som har starkt begränsad tillgång till dricksvatten, ingripande av olika slag behövs.

Allt är dock inte förlorat, speciellt inte med Omar Yaghi från UC Berkeley (University of California, Berkeley) om ärendet. Hans arbete med metall-organiska ramverk(MOFs) ledde till att han gick ihop med Evelyn Wang från MIT (Massachusetts Institute of Technology) för att skapa en vattenuppsamlingssystem, som kan arbeta i torrt klimat med en luftfuktighet på bara 20 per cent.

Metall-organiska ramar

Detta MOF är särskilt skicklig på att fånga vattenmolekyler under låg luftfuktighet

MOF Kristaller har tidigare visats i andra applikationer som infångning av koldioxid från avgaser och annan kemisk användning. Nu är det dags att lysa inom området för vattenskörd.

De MOF som används i Yaghi och Wangs vattenupptagningsanordning använder en kombination av zirkonium och adipinsyra. Detta MOF är särskilt skicklig på att fånga vattenmolekyler under låg luftfuktighet.

Vattenskörd med hjälp av metall-organiska ramverk

Teamets prototyp lyckades samla in 2,8 liter vatten under en 12-timmarsperiod.

För att en vattenuppsamlingsanordning ska vara livskraftig bör den kunna fungera effektivt med minimalt energibehov.

Den kompletta enheten består av MOF kristaller inklämda mellan en solabsorbator och en kondensorplatta.

De MOF kristaller absorberar vatten och detta fångade vatten förångas sedan. Detta görs med hjälp av värmeenergi som samlas in från solen av solabsorbatorn. Slutligen kyler kondensorplattan ner vattenångan, vilket gör att vattendroppar kan samlas upp.

Teamets prototyp lyckades samla in 2,8 liter vatten under en 12-timmarsperiod. Det fina med detta system är att det inte skulle kräva större infrastrukturella förändringar för att kunna implementeras. De MOF Kristaller är naturligt skickliga på att fånga vatten, och allt som behövs för att släppa ut vattnet är solljus. Detta gör detta system till en utmärkt kandidat för användning i avlägsna områden.

Förutom att det är bra för avlägsna områden i behov av vatten, skulle detta system också kunna implementeras i en ännu bredare skala. Traditionella metoder för vattenuppsamling och leverans involverar massiva underjordiska VVS-nätverk. Dessa decentraliserade system, om de är perfekta, skulle kunna användas istället i varje hushåll för att tillgodose vårt vattenbehov.

Förbättringar som ska göras

Kaghi och Wang arbetar ständigt på att förbättra sitt system för att skörda mer vatten.

Även om detta MOF-vattenuppsamlingssystem är lovande, har det ännu inte fulländats. Det finns dock åtminstone en lovande fungerande prototyp redan. Kaghi och Wang arbetar ständigt på att förbättra sitt system för att skörda mer vatten.

Kaghi noterar att för att ha en kontinuerlig tillförsel av vatten från deras system skulle det kunna utformas på ett sådant sätt att det suger upp vatten under natten och släpper ut vatten under dagen. Ett annat alternativ är att konfigurera solabsorbatorn för att producera vattenånga i en snabbare takt.

För att höra Yaghi själv tala på enheten, ta en titt på den här videon, där han enkelt bryter ner allt och förklarar den grundläggande funktionsprincipen för sin enhet.

Slutgiltiga tankar

Yaghi och Wangs vattenuppsamlingsanordning är ett gångbart sätt att på ett hållbart sätt samla vatten som har låga energibehov. Det är teknologier som denna som kan hjälpa till att lindra världens vattenproblem och det kan göra det med minimal miljöpåverkan.