Πώς να τραβήξετε νερό από τον αέρα, ακόμα και στα πιο ξηρά μέρη

Τη συσκευή ανέπτυξαν δύο ομάδες από το MIT και το University of California, Berkeley. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι θα μπορούν να προσφέρουν καθαρό νερό ακόμα και στις πιο ξηρές περιοχές του πλανήτη.

Σύμφωνα με τις μέχρι τώρα αναφορές, 4 δισεκατομμύρια άνθρωποι, σχεδόν οι μισοί σε Ινδία και Κίνα, υποφέρουν από την έλλειψη νερού για τουλάχιστον ένα μήνα το χρόνο. Η κλιματική αλλαγή επιταχύνει την έλλειψη νερού και θα επηρεάσει τα 2/3 του παγκόσμιου πληθυσμού, που σημαίνει ότι θα προκληθούν προστριβές.

Το πρωτοποριακό υλικό δρα σαν μοριακό κόσκινο

Το βασικό κομμάτι της συσκευής είναι ένα πολλά υποσχόμενο συνθετικό υλικό με πόρους, που ανήκει σε μια κατηγορία υλικών που ονομάζονται μέταλλο-οργανικά σκελετικά υλικά (Metal-Organic Frameworks, MOF).

O σκελετός τους αποτελείται από δύο βασικές δομικές μονάδες, την πρωτοταγή και τη δευτεροταγή δομική μονάδα. Η πρωτοταγής δομική μονάδα αποτελεί το συνδετικό μέσο μεταξύ των διαδοχικών δευτεροταγών βασικών δομικών μονάδων. Οι πρωτοταγείς δομικές μονάδες αποτελούνται από οργανικά μόρια ενώ οι δευτεροταγείς δομικές μονάδες αποτελούνται από μέταλλα μετάπτωσης τα οποία μπορεί να είναι μεμονωμένα ή να σχηματίζουν κάποιο συσσωμάτωμα δύο ή περισσότερων ατόμων.

Ο κλάδος αυτών των υλικών παρουσιάζει ραγδαία ανάπτυξη καθώς παρουσιάζουν πολλά πλεονεκτήματα. Έχουν μεγάλη επιφάνεια και ο συνδυασμός διαφόρων πρωτοταγών και δευτεροταγών δομικών μονάδων δίνουν ένα πολύ μεγάλο αριθμό διαφορετικών σκελετικών δομών με ευρύ φάσμα εμβαδού επιφάνειας, μεγέθους πόρων και πορωσιμότητας.

Το υλικό που χρησιμοποιήθηκε στη συγκεκριμένη συσκευή, κατασκευάστηκε ώστε να είναι υδρόφιλο. Το υλικό έχει από πάνω του μια μαύρη επιφάνεια που τραβά την ηλιακή ενέργεια και από κάτω μια επιφάνεια που διατηρείται σε θερμοκρασία ίδια με αυτή του εξωτερικού αέρα. Λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας και συγκέντρωσης μόρια νερού απελευθερώνονται από τους πόρους. Ένας πυκνωτής, στον πάτο του δοχείου, συλλέγει τα σταγονίδια νερού και τα διοχετεύει σε ένα τμήμα από κάτω από όπου μπορεί να συλλεχθεί καθαρό νερό.

Η συσκευή έχει εντελώς παθητική λειτουργία, χωρίς να απαιτεί επιπλέον ηλιακά πάνελ, μπαταρίες ή άλλη παροχή ενέργειας.

Η συσκευή καθώς παράγει νερό στη διάρκεια μιας μέρας

1kg αυτού του υλικού μπορεί να παράγει τη μέρα αρκετό νερό για ένα άτομο, σε περιοχές με υγρασία μικρότερη του 20%. Μέχρι τώρα, παρόμοιες συσκευές που είχαν κατασκευαστεί περιοριζόταν μόνο σε περιοχές με ομίχλη ή υψηλά ποσοστά υγρασίας.

Αν και η ομάδα συνεχίζει να δουλεύει για να το τελειοποιήσει, είναι αισιόδοξοι ότι θα φτιάξουν ένα βιώσιμο προϊόν με λογικό κόστος. Αν συνδυαστεί με ηλιακά πάνελ θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για παραγωγή νερού σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις ή αγροτικές καλλιέργειες. Αλλά οι ερευνητές στοχεύουν να μπει στα σπίτια των φτωχών περιοχών του κόσμου.

--

Πηγές:

1. Kim, H., Yang, S., Rao, S. R., Narayanan, S., Kapustin, E. A., Furukawa, H., ... & Wang, E. N. (2017). Water harvesting from air with metal-organic frameworks powered by natural sunlight. Science, 356(6336), 430-434.
2. Water, water everywhere … even in the air. David Chandler | MIT News Office 
3. Rowsell, J. L., & Yaghi, O. M. (2004). Metal–organic frameworks: a new class of porous materials. Microporous and Mesoporous Materials, 73(1), 3-14.
4. Τεχνολογίες παραγωγής και αποθήκευσης υδρογόνου - Προηγμένα υλικά για αποθήκευση υδρογόνου docplayer.gr
5. Furukawa, H., Gándara, F., Zhang, Y. B., Jiang, J., Queen, W. L., Hudson, M. R., & Yaghi, O. M. (2014). Water adsorption in porous metal–organic frameworks and related materials. Journal of the American Chemical Society, 136(11), 4369-4381.
6. Peplow, M. (2015). The hole story. Nature, 520(7546), 148.
7. Mekonnen, M. M., & Hoekstra, A. Y. (2016). Four billion people facing severe water scarcity. Science advances, 2(2), e1500323.
8. Fog catchers pull water from air in Chile’s dry fields. Aleszu Bajak newscientist.com