V posledních letech se sucha dělala titulky po celém světě, od vodní krize v Kalifornii až po vážný nedostatek vody v Kapském Městě. Výzkum naznačuje, že 25 procent zeměkoule by mohlo být kvůli změně klimatu nakonec ponecháno v trvalém suchu. Ale co kdybyste mohli jednoduše vytáhnout vodu ze vzduchu?
To je předpoklad nové technologie vyvinuté University of California, badatelé Berkeley. Je to vodní kombajn, který dokáže čerpat vodu ze vzduchu, dokonce i v extrémně suchém podnebí, bez použití jiné energie než okolního slunečního světla.
Klíčem ke sklízecí mlátičce je nová třída materiálů zvaná metal-organic frameworks (MOFs). Tyto MOF jsou pevné, ale porézní materiály s obrovskými povrchovými plochami - MOF o velikosti kostky cukru může mít vnitřní povrchovou plochu stejně velkou jako mnoho fotbalových hřišť. To znamená, že mohou absorbovat plyny a kapaliny a poté je rychle uvolňovat, když je přidáno teplo.
"Určité MOFs, jak jsme zde ukázali, mají mimořádnou schopnost nasávat vodní páry z atmosféry, ale zároveň se nedotýkají molekul vody uvnitř jejich pórů příliš pevně, takže je snadné vodu vytékat, “Říká Omar Yaghi, profesor chemie v Berkeley, který vedl výzkum.
Vědci testovali kombajn v pustém městě Scottsdale v Arizoně s vysokou 40% vlhkostí v noci a 8% vlhkostí během dne. Na základě pokusů s použitím ziria na bázi MOF vědci věří, že kombajn by nakonec mohl extrahovat asi 3 unce vody na libru MOF za den.
Samotný kombajn je krabice uvnitř krabice. Vnitřní box obsahuje lůžko MOF. Vnější krabička je průhledná plastová kostka se dvěma nohami. V noci vědci opustili horní část vnější krabice a nechali proudit vzduch kolem MOF. Ve dne položili horní část zpět tak, aby byla krabice zahřívána sluncem. Teplo by vytáhlo vodu z MOF, kde by kondenzovalo na vnitřních stěnách plastové kostky před kapáním na dno, kde by se mohlo shromažďovat.
„Nejdůležitějším aspektem této technologie je, že je zcela energeticky pasivní, “ říká Eugene Kapustin, postgraduální student Berkeley, který na výzkumu pracoval.
To znamená, že kromě slunce nepotřebuje žádnou energii, takže je šetrná k životnímu prostředí a přístupná lidem na místech s omezenou elektřinou. Výsledky pokusů byly zveřejněny začátkem tohoto měsíce v časopise Science Advances .
Tým musí provést více pokusů na současných modelech, aby zjistil, které faktory, jako je velikost zařízení a umístění MOF v zařízení, nejvíce ovlivňují to, kolik vody lze získat. Doufají také, že se dozví více o tom, jak specifické klimatické podmínky ovlivňují výtěžek vody. Další pokus je naplánován na pozdní léto v Death Valley, kde noční vlhkost může být až 25 procent.
Mikroskopický snímek krystalů MOF (UC Berkeley) Yaghi vyvinul také nový MOF na bázi hliníku, který říká, že je 150krát levnější a dokáže zachytit dvakrát tolik vody než stávající MOF. On a jeho tým navrhují nový vodní kombajn, který aktivně vtahuje vzduch do MOF vysokou rychlostí, čímž dodává mnohem větší objem vody.
Tým nyní spolupracuje s průmyslem, aby testoval sklízeče v průmyslovém měřítku. Rovněž pokračují v hledání nových, lepších a levnějších MOF.
"Jsem velmi rád, že se stále více vědců po celém světě připojuje k našemu úsilí v tomto ohledu, " říká Yaghi.
Myšlenka sání vody z atmosféry není nová, říká Eric Hoek, inženýrský profesor na University of California v Los Angeles a redaktor časopisu npj Clean Water . Je již dlouho známo, že když spustíte klimatizaci, voda stéká - je to proto, že stroj chladí vzduch na rosný bod, teplota, při které je vzduch nasycený vodní párou a dochází ke kondenzaci.
Vytváření sběračů vody založené na technologii chlazení je však neuvěřitelně energeticky náročné. Ve velmi suchém podnebí je rosný bod pod nulou. Chlazení vzduchu na tuto teplotu v jakémkoli velkém měřítku je nemožné.
"Skutečná inovace [Yaghiho výzkumu] je materiální inovace, " říká Hoek. "Tyto materiály [MOFs] vytáhnou vodu a snáze se jí vzdají."
Tento koncept je však obtížný v měřítku, upozorňuje Hoek, protože množství vody vyprodukované na jeden čtvereční palec sklízecí mlátičky je relativně nízké, a tak by velký sklízeč mohl zabrat obrovské množství půdy.
"Ale pro domácnost nebo vesnici by to mohl být velmi zajímavý způsob, jak by někdo mimo síť mohl získat čerstvou vodu, " říká Hoek.
Yaghi si to přesně představí: budoucnost, kde každý, kdo nemá snadný přístup ke sladké vodě, má ve svém dvoře kombajn.
"Moje vize je dosáhnout" personalizované vody ", kde lidé ve vodách zdůrazněných oblastech mají doma zařízení běžící na okolní sluneční energii, dodávající vodu, která uspokojuje základní potřeby jednotlivců, " říká. „Více než třetina populace na světě žije ve vodách zatížených oblastech nebo trpí nedostatkem čisté vody. Potenciální důsledky této technologie při transformaci životů lidí a zlepšování celosvětových zdravotních podmínek jsou obrovské. “
