Secetele au făcut titluri în întreaga lume în ultimii ani, de la criza apei din California până la deficitul sever de apă din Cape Town, iar cercetările sugerează că 25% din glob ar putea fi lăsat în cele din urmă în secetă permanentă din cauza schimbărilor climatice. Dar dacă ai putea să tragi pur și simplu apă din aer?
Aceasta este premisa unei noi tehnologii dezvoltate de cercetătorii Berkeley de la Universitatea din California. Este o secerătoare de apă care poate extrage apa din aer, chiar și în climă extrem de uscată, fără a utiliza altă energie decât lumina soarelui ambientală.
Cheia recoltoarei de apă este o nouă clasă de materiale numite cadre metal-organice (MOFs). Aceste MOF-uri sunt materiale solide, dar poroase, cu suprafețe enorme - un MOF de dimensiunea cubului de zahăr poate avea suprafața internă la fel de mare ca multe terenuri de fotbal. Acest lucru înseamnă că pot absorbi gaze și lichide, apoi le eliberează rapid când se adaugă căldură.
„Anumite MF-uri, așa cum am arătat aici, au o capacitate extraordinară de a aspira vaporii de apă din atmosferă, dar, în același timp, nu țineți prea mult moleculele de apă din interiorul porilor lor, astfel încât să fie ușor să ieșiți apa, "Spune Omar Yaghi, profesor de chimie la Berkeley, care a condus cercetarea.
Cercetătorii au testat recoltarea în Scottsdale, Arizona, un oraș pustiu, cu o umiditate ridicată de 40% la noapte și 8% umiditate în timpul zilei. Pe baza studiilor folosind un MOF pe bază de zirironiu, cercetătorii consideră că recoltarea ar putea extrage în cele din urmă aproximativ 3 uncii de apă pe kilogram de MOF pe zi.
Mașina de recoltat în sine este o cutie în interiorul unei cutii. Cutia interioară conține un pat de MF-uri. Cutia exterioară este un cub de plastic transparent de doi metri. Noaptea, cercetătorii au părăsit partea superioară de pe cutia exterioară pentru a lăsa aerul să treacă prin MOF-uri. În timpul zilei, au pus partea superioară înapoi, astfel încât cutia să fie încălzită de soare. Căldura ar trage apa din MOF-uri, unde s-ar condensa pe pereții interiori ai cubului de plastic, înainte de a scurge în partea de jos, unde ar putea fi colectată.
„Cel mai important aspect al acestei tehnologii este că este complet pasiv din punct de vedere energetic”, spune Eugene Kapustin, un student absolvent de la Berkeley, care a lucrat la cercetare.
Adică nu are nevoie de energie în afară de soare, ceea ce o face prietenoasă cu mediul înconjurător și accesibilă persoanelor din locuri cu electricitate limitată. Rezultatele studiilor au fost publicate la începutul acestei luni în revista Science Advances .
Echipa trebuie să efectueze mai multe încercări pe modelele actuale pentru a descoperi care sunt factorii, cum ar fi dimensiunea dispozitivului și unde se plasează MOF în dispozitiv, afectează cel mai mult cantitatea de apă care poate fi recoltată. De asemenea, speră să afle mai multe despre modul în care condițiile climatice specifice afectează randamentul apei. Următorul proces este planificat pentru sfârșitul verii în Valea Morții, unde umiditatea nocturnă poate fi sub 25%.
Imaginea la microscop a cristalelor unui MOF (UC Berkeley) Yaghi a dezvoltat, de asemenea, un nou MOF pe bază de aluminiu, el spune că este de 150 de ori mai ieftin și poate capta de două ori mai multă apă decât actualele MOF-uri. El și echipa sa proiectează o nouă mașină de recoltat apă care trage activ aer în MOF-uri cu viteză mare, furnizând astfel un volum de apă mult mai mare.
Echipa este în parteneriat cu industria pentru a testa recoltoarele la scară industrială. De asemenea, aceștia continuă să caute MOF-uri mai noi, mai bune și mai ieftine.
„Sunt foarte fericit să văd că tot mai mulți cercetători din întreaga lume se alătură eforturilor noastre în această privință”, spune Yaghi.
Ideea de a aspira apa din atmosferă nu este nouă, spune Eric Hoek, profesor de inginerie la Universitatea din California, Los Angeles și redactor al jurnalului npj Clean Water . De mult s-a remarcat faptul că atunci când folosiți un aparat de aer condiționat, apa scurge - asta pentru că mașina răcește aerul până la punctul de rouă, temperatura la care aerul este saturat de vapori de apă și se produce condens.
Crearea recoltoarelor de apă bazate pe tehnologia de răcire este incredibil de intensă din punct de vedere energetic. În climele foarte uscate, punctul de rouă este sub zero. Răcirea aerului la acea temperatură la orice scară largă este imposibilă.
„Adevărata inovație [a cercetării lui Yaghi] este o inovație a materialelor”, spune Hoek. „Aceste materiale [AMF] scot apa și o cedează mai ușor.”
Dar conceptul este dificil să se extindă, atenționează Hoek, deoarece cantitatea de apă produsă pe un centimetru pătrat de recoltoare este relativ scăzută și, astfel, un recoltat mare ar putea ocupa o cantitate uriașă de pământ.
„Dar poate pentru o scară a gospodăriei sau a satului ar putea fi o modalitate foarte interesantă pentru cineva de pe rețea să obțină apă dulce”, spune Hoek.
Yaghi își imaginează exact acest lucru: un viitor în care toată lumea fără acces ușor la apă dulce are un colector în curtea lor.
„Viziunea mea este de a realiza„ apă personalizată ”, în cazul în care oamenii din regiunile stresate de apă au un dispozitiv acasă care funcționează pe solar solar, furnizând apă care satisface nevoile de bază ale indivizilor”, spune el. „Mai mult de o treime a populației din lume trăiește în regiuni stresate de apă sau suferă de lipsa apei curate. Implicațiile potențiale ale acestei tehnologii în transformarea vieții oamenilor și în îmbunătățirea condițiilor globale de sănătate publică sunt extraordinare. ”
