По данным ООН, 738 миллионов человек в мире не имеют доступа к питьевой воде. Мировые запасы пресной воды быстро истощаются, и ученые продолжают разрабатывать способы добычи питьевой воды из морской воды или даже из воздуха. В атмосфере Земли одновременно содержится около 13 триллионов литров воды, что составляет 10 процентов от всего запаса пресной воды на планете. Команда исследователей из Калифорнийского университета в Беркли и Массачусетского технологического института разработала метод выращивания влаги из воздуха для получения питьевой воды.
Системы были изобретены до того, как они конденсируют водяной пар из воздуха и задерживают его для использования, но эти системы обычно требуют слишком много энергии, в противном случае они требуют чрезвычайно влажного воздуха. Система, разработанная исследователями из Калифорнийского университета в Беркли и Массачусетского технологического института, эффективно решает эти две проблемы. Метод может извлечь почти 3 литра воды в день на килограмм используемого абсорбента.
Источник: MITКоманда исследовала кристаллические порошки, называемые каркасы из органических металлов (MOF), которые были впервые разработаны главным исследователем Калифорнийского университета в Беркли Омаром Яги около 20 лет назад. Кристаллические структуры являются пористыми, где атомы металла образуют центры, связанные вместе органическими соединениями. Структуры являются гибкими, поэтому свойства MOF могут быть скорректированы в соответствии с требованиями химика для контроля прочности связей.
Выпускник Массачусетского технологического института Хьюнхо Ким (Hyunho Kim) говорит: «Тщательно спроектировав этот материал, мы можем получить поверхностные свойства, которые могут очень эффективно впитывать воду при влажности 50%, но при другой конструкции он может работать при 30%. Подбирая правильные материалы, мы можем сделать его подходящим для разных условий. В конце концов, мы можем собирать воду по всему спектру концентраций воды.
С тех пор, как Yaghi разработал первые MOF, было синтезировано более 20000 с различными структурами и молекулярными свойствами. Из-за губчатой природы кристаллов они имеют большую площадь поверхности и становятся гидрофильными и привлекают много воды. Когда тот же материал помещается на черную поверхность для поглощения солнечного тепла, в то же время поддерживая нижнюю поверхность при той же температуре, что и воздух, вода охлаждается и собирается для сбора. Лист MOF помещается между солнечным поглотителем и пластиной конденсатора внутри камеры. Когда камера открывается на ночь, окружающий холодный воздух протекает через MOF, заставляя молекулы воды охлаждаться. Камера закрыта в течение дня, позволяя солнечному свету согреть ее. Молекулы воды нагреваются и движутся к конденсатору.
Текущая установка легко обеспечивает достаточное количество питьевой воды каждый день для нужд одного человека, но для улучшения производства команда продолжает модифицировать структуру MOF.
С ростом населения мира нехватка воды становится одной из самых больших проблем. Эвелин Ван, профессор машиностроения в Массачусетском технологическом институте, говорит: «В мире есть пустынные районы с влажностью около 20 процентов, но на самом деле не было технологии, которая могла бы удовлетворить эту потребность». Такие страны, как Чили и Марокко собирают туман для получения воды, но для этого процесса требуется высокая влажность.
Процесс завершен, но мы не находимся рядом с влагостойкой фермой Starwars. Этот метод кажется реалистичным решением проблемы нехватки воды в мире. Нам придется подождать и посмотреть, когда это станет коммерчески жизнеспособным решением, и глобальные проблемы с водой начнут уменьшаться.
