Põuad on viimastel aastatel kogu maailmas pealkirju teinud, alates California veekriisist kuni Kaplinna tõsise veepuuduseni ja uuringute kohaselt võib kliimamuutuste tõttu jääda 25 protsenti maakerast lõpuks püsiva põua alla. Aga mis siis, kui saaksite lihtsalt vett õhust tõmmata?
See on eeldus uue tehnoloogia väljatöötamiseks, mille töötasid välja Berkeley teadlaste California ülikool. See on veekombain, mis saab vett õhust ka eriti kuivas kliimas, kasutades muud energiat kui ümbritsev päikesevalgus.
Vesikombaini võti on uus materjaliklass, mida nimetatakse metall-orgaanilisteks raamistikeks (MOF). Need MOF-id on tahked, kuid poorsed materjalid, millel on tohutu pindala - suhkrukuubi suurusel MOF-i sisepind võib olla sama suur kui paljudel jalgpalliväljakutel. See tähendab, et nad võivad absorbeerida gaase ja vedelikke ning seejärel soojuse lisamisel need kiiresti vabastada.
„Teatavatel MOF-idel, nagu me siin näitasime, on erakordne võime imada atmosfäärist veeauru, kuid samal ajal ärge hoidke neid oma poorides olevate veemolekulide vastu liiga tihedalt, nii et vett on kerge välja viia, ”Ütleb uurimist juhtinud Berkeley keemiaprofessor Omar Yaghi.
Teadlased katsetasid kombaini Scottsdale'is, Arizonas, kõrbelinnas, kus öösel on niiskus kõrge 40 protsenti ja päevasel ajal 8 protsenti. Tsirkooniumipõhist MOF-i kasutades tehtud uuringute põhjal usuvad teadlased, et kombain suudab lõpuks kaevandada umbes 3 untsi vett ühe naela MOF-i kohta päevas.
Kombain ise on kasti sees olev kast. Sisemine kast sisaldab MOF-ide voodit. Väliskast on kahe jalaga läbipaistev plastkuup. Öösel jätsid teadlased välimise kasti ülaosa, et lasta õhul voolata MOFidest. Päeval panid nad ülaosa selga, et kasti soojendaks päike. Kuumus tõmbaks vee MOFidest välja, kus see kondenseeruks plastikuubi siseseintel enne põhja tilkumist, kus seda saaks koguda.
"Selle tehnoloogia kõige olulisem aspekt on see, et see on täielikult energia passiivne, " ütleb uurimistöö kallal töötanud Berkeley kraadiõppur Eugene Kapustin.
See tähendab, et see ei vaja peale päikese ka energiat, mis muudab selle keskkonnasõbralikuks ja inimestele piiratud juurdepääsuga kohtades juurdepääsetavaks. Katsete tulemused avaldati selle kuu alguses ajakirjas Science Advances .
Meeskond peab praeguste mudelitega läbi viima rohkem katseid, et teada saada, millised tegurid, näiteks seadme suurus ja see, kuhu MOF seadmesse paigutatakse, mõjutavad kõige rohkem vee kogumist. Samuti loodavad nad saada lisateavet selle kohta, kuidas konkreetsed kliimatingimused mõjutavad vee saagikust. Järgmine katsetus on kavandatud suve lõpus Death Valleysse, kus öine õhuniiskus võib olla koguni 25 protsenti.
MOF-i kristallide mikroskoobi kujutis (UC Berkeley) Yaghi on välja töötanud ka uue alumiiniumipõhise MOF-i, mis on tema sõnul 150 korda odavam ja suudab koguda kaks korda rohkem vett kui praegused MOF-id. Tema ja tema meeskond kavandavad uut veekombaini, mis tõmbab aktiivselt õhku MOF-idele suurel kiirusel, andes sellega palju suurema koguse vett.
Meeskond teeb nüüd koostööd tööstusega, et katsetada kombaine tööstuslikus mastaabis. Samuti jätkavad nad uuemate, paremate ja odavamate MOFide otsimist.
"Mul on väga hea meel näha, et üha rohkem teadlasi kogu maailmas ühendab meie sellesuunalisi jõupingutusi, " ütleb Yaghi.
Idee vett atmosfäärist välja imeda pole uus, ütles Los Angelese California ülikooli inseneriprofessor ja ajakirja npj Clean Water toimetaja Eric Hoek. On juba ammu täheldatud, et kui konditsioneer töötab, tilgub vesi välja - see on tingitud sellest, et masin jahutab õhku kastepunkti, temperatuurini, mille juures õhk on veeauruga küllastunud ja kondenseerub.
Jahutustehnoloogial põhinevate veekombainide loomine on aga uskumatult energiamahukas. Väga kuiva kliima korral on kastepunkt alla nulli. Õhu jahutamine selle temperatuurini suures mahus ei ole võimalik.
“Tõeline uuendus [Yaghi uurimistööst] on materjalide uuendus, ” ütleb Hoek. "Need materjalid tõmbavad vett välja ja loobuvad sellest kergemini."
Kuid kontseptsiooni ulatus on keeruline, hoiatab Hoek, kuna kombaini ruuttollides toodetav vesi on suhteliselt väike ja seega võtaks suur kombain potentsiaalselt tohutult maad.
"Kuid võib-olla majapidamise või küla jaoks võiks see olla väga huvitav viis, kuidas keegi võrgust lahti pääseb, et värsket vett saada, " arutleb Hoek.
Yaghi kujutleb täpselt seda: tulevikku, kus kõigil, kellel pole hõlpsat juurdepääsu magedale veele, on oma hoovis kombain.
"Minu visioon on saavutada" isikupärastatud vesi ", kus vees stressis olevate piirkondade inimestel on kodus seade, mis töötab ümbritseva päikese käes ja tarnib vett, mis rahuldab inimeste põhivajadusi, " ütleb ta. „Rohkem kui kolmandik maailma elanikkonnast elab veega koormatud piirkondades või kannatab puhta vee puuduse all. Selle tehnoloogia potentsiaalne mõju inimeste elu muutmisele ja ülemaailmsete rahvatervise tingimuste parandamisele on tohutu. "
