جمع‌آوری آب از هوای بیابان
پژوهشگران «MIT» معتقدند که دستگاه پیشنهادی آنها می‌تواند آب را از بخار آب موجود در اتمسفر با بهره‌وری بالا و بدون نیاز به هیچ منبع انرژی استخراج کند.
تلاش برای رفع مشکل
برای کمک به رفع چالش کمبود آب، مهندسان MIT در حال بررسی یک منبع جایگزین هستند: هوا.
جو زمین تریلیون‌ها گالن آب را به شکل بخار در خود جای داده است. اگر این بخار بتواند به طور موثر جمع‌آوری و متراکم (فشرده) شود، می‌تواند آب آشامیدنی سالم را در مناطقی که منابع سنتی در دسترس نیست، فراهم کند.
جو زمین تریلیون‌ها گالن آب را به شکل بخار در خود جای داده است. اگر این بخار بتواند به طور موثر جمع‌آوری و متراکم (فشرده) شود، می‌تواند آب آشامیدنی سالم را در مناطقی که منابع سنتی در دسترس نیست، فراهم کند.
دستگاهی بدون نیاز به برق یا منبع انرژی
این دستگاه شبیه یک پنل (پنجره) عمودی در اندازه متوسط است که با ماده هیدروژل (Hydrogel) سیاه پوشانده شده است و در یک محفظه شیشه‌ای پوشیده شده با ماده خنک‌کننده قرار دارد. این ماده هیدروژل بخار آب را از هوا جذب می‌کند.
ماده هیدروژل شبیه ضربه‌گیر پلاستیکی حباب‌دار سیاه رنگ است، با جذب رطوبت متورم می‌شود و سپس با حرکتی اوریگامی مانند کوچک می‌شود. سپس آب داخل دستگاه تبخیر و روی شیشه متراکم می‌شود و به صورت آب آشامیدنی به یک لوله سرازیر می‌شود.
برخلاف سایر سیستم‌هایی که به باتری، پنل‌های خورشیدی یا برق متکی هستند، این دستگاه کاملا به صورت خودکار عمل می‌کند. تیم پژوهشی آن را بیش از یک هفته در دره مرگ کالیفرنیا - خشک‌ترین منطقه در آمریکای شمالی - آزمایش کرد. حتی در شرایط رطوبت کم، این دستگاه تا ۱۶۰ میلی‌لیتر آب آشامیدنی در روز تولید کرد که تقریبا معادل دو سوم یک فنجان است.
برخلاف سایر سیستم‌هایی که به باتری، پنل‌های خورشیدی یا برق متکی هستند، این دستگاه کاملا به صورت خودکار عمل می‌کند.
شوان هه ژائو (Xuanhe Zhao)، نویسنده اصلی این پژوهش می‌گوید: ما دستگاهی در اندازه یک متر مربع طراحی کرده‌ایم و امیدواریم در مناطق دارای منابع آبی محدود، حتی مناطقی که پنل خورشیدی ندارند، مورد استفاده قرار گیرد. این یک آزمون امکان سنجی پیاده‌سازی در مقیاس بزرگتر این فناوری جمع آوری آب است. اکنون مردم می‌توانند آن را حتی بزرگتر بسازند یا آن را به صورت صفحات موازی تولید کنند تا آب آشامیدنی مورد نیاز خود را تامین کرده و اثر واقعی ایجاد کنند.
او می‌افزاید که استقرار یک شبکه عمودی از این پنل‌ها می‌تواند آب آشامیدنی کافی برای یک خانواده، حتی در مناطق خشک بیابانی فراهم کند. کارایی دستگاه همچنین با افزایش رطوبت بیشتر می‌شود و باعث می‌شود در مناطق استوایی و معتدل کارایی بیشتری داشته باشد.
نوآوری
این دستگاه بر هیدروژل بسیار جاذب، ماده‌ای نرم و متخلخل (پرمنفذ) که عمدتا از آب و شبکه‌ای از الیاف پلیمری تشکیل شده است، متکی است. برخلاف سایر دستگاه‌های جمع‌آوری بخار آب برای تامین آب آشامیدنی که از چارچوب‌های فلزی-آلی (MOF) ساخته شده‌اند و فاقد انعطاف‌پذیری هستند، هیدروژل در این نوآوری با جذب آب منبسط می‌شود و ظرفیت خود برای نگهداری بخار را دو برابر می‌کند.
اما بزرگترین چالشی که پژوهشگران با آن مواجه بودند، کاهش شوری آب استخراج شده بود. در برخی از دستگاه‌های قبلی که از نمک‌هایی مانند لیتیم کلرید برای بهبود جذب استفاده می‌کردند، با مشکل نشت نمک به آب تولیدی رو‌به‌رو بودند.
برای حل این مشکل، پژوهشگران ماده گلیسرول (Glycerol) را به هیدروژل اضافه کردند که ترکیبی است که به تثبیت نمک درون ماده کمک می‌کند و از نشت آن جلوگیری می‌کند. طبق آزمایش‌ها، شوری آب تولید شده بسیار پایین‌تر از حد مجاز برای آب آشامیدنی بود.
پژوهشگران علاوه بر تنظیم ترکیب هیدروژل، بهبود‌هایی در شکل آن ایجاد کردند. آنها به جای اینکه ژل را به صورت یک ورق صاف نگه دارند، آن را به صورت الگویی از گنبد‌های کوچک شبیه به پلاستیک ضربه‌گیر حباب‌دار قالب‌گیری کردند که باعث افزایش سطح ژل و نیز افزایش میزان بخار آبی می‌شود که می‌تواند جذب کند.
زمانی به اهمیت این پژوهش‌ها پی می‌بریم که بدانیم مشکل کمبود آب آشامیدنی در جهان جدی است و طبق اعلام سازمان‌های بین المللی تقریبا دو سوم جمعیت جهان حداقل یک ماه در سال با کمبود آب مواجه هستند.
این پژوهش در ماه ژوئن در مجله «Nature Water» منتشر شده است.
انتهای پیام/
