Posljednjih godina suše su postale naslovnice širom svijeta, od kalifornijske vodene krize do jakog nedostatka vode u Cape Townu, a istraživanja pokazuju da bi 25 posto svijeta moglo na kraju ostati u stalnoj suši zbog klimatskih promjena. Ali što ako jednostavno možete povući vodu iz zraka?
To je pretpostavka nove tehnologije koju je razvilo Sveučilište u Kaliforniji, istraživači Berkeleyja. To je kombajn za vodu koji može izvući vodu iz zraka, čak i u izrazito suhim klimama, a ne koristi drugu energiju osim sunčeve svjetlosti.
Ključ kombajna za vodu je nova klasa materijala koji se nazivaju metalno-organski okviri (MOF). Ovi MOF-i su čvrsti, ali porozni materijali s ogromnim površinama - MOF veličine kocke šećera može imati unutarnju površinu velika koliko i mnoštvo nogometnih igrališta. To znači da mogu apsorbirati plinove i tekućine, a zatim ih brzo otpustiti kada se doda toplina.
"Neki od MOF-a kako smo ovdje pokazali imaju izvanrednu sposobnost usisavanja vodene pare iz atmosfere, ali se istovremeno ne drže molekula vode unutar njihovih pora prejako, tako da je lako izvući vodu, "Kaže Omar Yaghi, profesor kemije u Berkeleyu, koji je vodio istraživanje.
Istraživači su testirali kombajn u Scottsdaleu u Arizoni, pustinjskom gradu s visokom vlagom od 40 posto noću i 8 posto vlage tokom dana. Na temelju pokusa koji su koristili MOF sa zironijom, istraživači vjeruju da bi kombajn u konačnici mogao izvući oko 3 unce vode po kilogramu MOF-a dnevno.
Sam kombajn je kutija unutar kutije. Unutarnja kutija sadrži ležaj MOF-ova. Vanjska kutija je prozirna plastična kocka s dva metra. Noću su istraživači ostavili vrh s vanjske kutije kako bi zrak prošao pored MOF-a. U toku dana stave vrh natrag kako bi kutiju grijalo sunce. Toplina bi izvukla vodu iz MOF-a, gdje bi se kondenzirala na unutarnjim zidovima plastične kocke prije nego što bi pala na dno, gdje se mogla sakupljati.
"Najvažniji aspekt ove tehnologije je taj da je ona u potpunosti energetski pasivna", kaže Eugene Kapustin, diplomski student Berkeleyja koji je radio na istraživanju.
To znači, da joj nije potrebno osim sunca, što ga čini ekološki prihvatljivim i dostupnim ljudima na mjestima sa ograničenom količinom električne energije. Rezultati su ispitivanja objavljeni početkom ovog mjeseca u časopisu Science Advances .
Tim treba provesti više ispitivanja na trenutnim modelima kako bi utvrdio koji faktori, poput veličine uređaja i gdje se MOF nalazi unutar uređaja, najviše utječu na količinu vode koja se može sakupiti. Nadaju se i naučiti više o tome kako specifični klimatski uvjeti utječu na prinos vode. Sljedeće je ispitivanje planirano za kraj ljeta u Dolini smrti, gdje noćna vlaga može biti i do 25 posto.
Mikroskopska slika kristala MOF-a (UC Berkeley) Yaghi je također razvio novi MOF na bazi aluminija za koji kaže da je 150 puta jeftiniji i da može zauzeti dvostruko više vode od trenutnih MOF-a. On i njegov tim dizajniraju novi kombajn za vodu koji aktivno pušta zrak u MOF-ove velikom brzinom, isporučujući na taj način mnogo veću količinu vode.
Tim je sada u partnerstvu s industrijom kako bi testirao kombajne u industrijskoj mjeri. Oni i dalje tragaju za novim, boljim i jeftinijim ministarstvima financija.
"Jako sam sretan kad vidim da se sve više istraživača širom svijeta pridružuje našim naporima u tom pogledu", kaže Yaghi.
Ideja usisavanja vode iz atmosfere nije nova, kaže Eric Hoek, profesor strojarstva na Sveučilištu Kalifornija u Los Angelesu i urednik časopisa npj Clean Water . Dugo je primijećeno da kada pokrenete klima uređaj, voda kaplje - to je zato što stroj hladi zrak do točke rosišta, dolazi do temperature na kojoj je zrak zasićen vodenom parom i dolazi do kondenzacije.
Ali stvaranje kombajna za vodu na temelju tehnologije hlađenja nevjerojatno je energično intenzivno. U vrlo suhim klimatskim područjima točka rosišta je ispod nule. Hlađenje zraka do te temperature u bilo kojoj velikoj mjeri je neizvedivo.
"Prava inovacija [Yaghijeva istraživanja] je inovacija materijala", kaže Hoek. "Ovi materijali [MOF] izvlače vodu i lakše ih se odriču."
No, koncept je izazovan za razmjere, upozorava Hoek, jer je količina proizvedene vode po komadu kvadratnog inča kombajna relativno mala, pa bi veliki kombajn mogao zauzeti ogromnu količinu zemlje.
"Ali možda bi za kućanstvo ili selo moglo biti vrlo zanimljiv način da netko s mreže dođe do svježe vode", kaže Hoek.
Yaghi zamišlja upravo to: budućnost u kojoj svi bez lakog pristupa slatkoj vodi u svom dvorištu imaju kombajn.
"Moja je vizija postići" personaliziranu vodu ", gdje ljudi u regijama pod utjecajem vode imaju kod kuće uređaj koji radi na suncu i isporučuje vodu koja zadovoljava osnovne potrebe pojedinaca", kaže on. „Više od trećine stanovništva u svijetu živi u regijama pod stresom ili pati od nedostatka čiste vode. Moguće implikacije ove tehnologije u preobražavanju života ljudi i poboljšanju globalnih uvjeta javnog zdravlja ogromne su. "
