برداشت آب آشامیدنی از هوا با روشی خلاقانه

آب پاک و ایمن یک منبع محدود است و دسترسی به آن فقط به منابع آبی محلی بستگی دارد، امّا حتی مناطق خشک نیز مقداری بخار آب در هوا دارند. در راستای جمع‌آوری مقادیر کمی آب از رطوبت، محققان یک دستگاه فشرده با باله‌های جاذب ساخته‌اند که ابتدا رطوبت را به‌طور مؤثری به دام می‌اندازد و پس از گرم شدن، آب قابل شرب تولید می‌کند.

آب جَوی: پتانسیل گسترده، چالش‌های مجموعه

جَو زمین، تریلیون‌ها لیتر آب شیرین را به عنوان بخار در خود جای می‌دهد، امّا جمع‌آوری این گاز بی‌رنگ، شفاف و رقیق سختی‌های خودش را دارد.

پیش از این، محققان سیستم‌هایی را توسعه دادند که شبنم یا مه را به دام می‌اندازند و مایع را در ظروف جمع می‌کنند. امّا در مناطق خشک که شبنم زیادی ندارند، مواد خاصی مانند: هیدروژل‌های مقاوم به دما، چارچوب‌های فلزی آلی یا زئولیت‌ها (آلومینوسیلیکات‌های کریستالی)، ممکن است به بیرون کشیدن مقدار کمی رطوبت از هوا و آزاد شدن آب در هنگام گرم شدن کمک کنند.

با وجود این، برای اینکه این جاذب‌ها برای استفاده در دنیای واقعی کاربردی باشند، باید در دستگاه‌های جمع و جور و قابل حمل با منبع گرمای اتلافی، مانند برنامه‌هایی که در دماهای بالا کار می‌کنند یا سیستم‌هایی که گرما را به عنوان محصول جانبی انتشار می‌دهند، گنجانده شوند. بنابراین دو محقق به نام‌های ژینگ‌یو لی و بشیر ال‌فیل و همکارانشان، یک دستگاه برداشت رطوبت را توسعه دادند که با این مشخصات مطابقت دارد.

طراحی کارآمد، جمع‌آوری آب را افزایش می‌دهد

محققان با قرار دادن یک ورقۀ مسی میان فوم‌های مسی که در یک زئولیت تجاری موجود است، باله‌های جاذب آب را طراحی کردند. در مقایسه با مطالعه‌های قبلی که بر توسعۀ مواد متمرکز شده‌ بودند، محققان می‌گویند که طراحی مشترک بستر جذب با خواص مواد، باعث ایجاد باله‌های جاذب نازکی شد که فشرده هستند و می‌توانند به سرعت آب را برداشت کنند.

برای اثبات مفهوم، آنها دستگاهی با 10 بالۀ جاذب کوچک که در کنار هم بر روی یک صفحه پایۀ مسی با فاصلۀ حدود 2 میلی‌متر از هم قرار گرفته بودند، ایجاد کردند. این فاصله‌، جذب رطوبت از هوا ی بیابانی تا رطوبت نسبی 10 درصد را به حداکثر می‌رساند. در طول یک ساعت، باله‌ها اشباع شدند و پس از رسیدن پایه به 363 فارنهایت، رطوبت محبوس شده را آزاد کردند.

این گروه تحقیقاتی با تعمیم به 24 چرخۀ جمع‌آوری-انتشار، محاسبه کردند که 1 لیتر پوشش جاذب بر روی باله‌ها، می‌تواند تا 1.3 لیتر آب آشامیدنی در روز را در هوا ی با رطوبت نسبی 30 درصد تولید کند؛ حجمی که دو تا پنج برابر بیشتر از دستگاه‌های ساخته شدۀ قبلی است.

پیامدها برای فناوری‌های برداشت آب در آینده

این نوآوری یک فرصت کلیدی را برای جذب سریع رطوبت و برداشت آب از هوا ی خشک، چندین بار در روز شناسایی می‌کند.

محققان می‌گویند با توسعۀ بیشتر، این سیستم می‌تواند در زیرساخت‌های موجود مانند: ساختمان‌ها یا وسایل حمل‌ونقل، که گرمای زائد تولید می‌کنند، ادغام شود تا گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه برای تولید آب آشامیدنی در مناطق خشک ارائه کند.