Во всем мире серьезная нехватка воды становится все более обычным явлением, и ситуация еще больше ухудшится по мере роста температуры.
В свете этого исследователи Массачусетского технологического института (MIT) создали концептуальное устройство, которое может извлекать влагу из воздуха и превращать ее в питьевую воду даже в самых сухих местах на Земле, что потенциально может обеспечить решение проблемы нехватки воды в засушливом климате.
Может показаться, что пустыни и другие засушливые области полностью лишены воды, но на самом деле в воздухе всегда есть какая-то влажность. Устройство предназначено для захвата воды, из этой самой влажности воздуха.
Экстрактор, который был впервые предложен в прошлом году, недавно прошел полевые испытания в сухом месте в Темпе, штат Аризона, США. Работа исследовательской группы была описана в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications.
Новое устройство может функционировать в относительной влажности до 10 процентов и питается исключительно солнечным светом, что делает его идеальным для пустынных регионов. В отсутствие солнечного света другой источник тепла, такой как огонь, потенциально может использоваться для питания устройства.
Для захвата воды экстрактор использует пористые губчатые материалы с большими поверхностными областями, известными как металлоорганические каркасы (metal-organic frameworks, MOF) - семейство относительно новых и химически разнообразных искусственных соединений с приложениями в широком диапазоне областей, от физики и инженерии до биологии, химии и медицины.
Эти MOF, которые могут быть изменены для привлечения воды, помещаются между верхней черной поверхностью, которая поглощает тепло, и нижней поверхностью, которая имеет ту же температуру, что и внешний воздух. Вода в воздухе захватывается MOF и затем высвобождается в виде водяного пара из поры материала. Затем она капает вниз к нижней части устройства в виде жидкости, в процессе, обусловленном разностью температур между верхней и нижней поверхностями.
Способы сбора питьевой воды из воздуха уже существуют, но для них требуются высокие уровни влажности - 100-процентная влажность для так называемых методов сбора тумана и более 50 процентов для систем сбора росы.
В отличие от этих существующих методов, новый подход может работать в гораздо более широком диапазоне условий, по словам Самира Рао (Sameer Rao), докторанта Массачусетского технологического института и второго соавтора нового исследования. Мало того, что устройство работает на гораздо более низких уровнях влажности, оно также не имеет движущихся частей и не требует большого количества энергии для охлаждения, в отличие от метода сбора росы, например.
Кроме того, во время полевых экспериментов для последнего исследования команда проверила воду, производимую прибором, используя масс-спектрометр. Она обнаружила, что эта вода не содержит следов примесей и безопасна для питья.
Исследователи Массачусетского технологического института утверждают, что следующим шагом является расширение системы и повышение ее эффективности до такой степени, что каждая единица может производить достаточное количество воды для всего дома.
«Мы надеемся создать систему, которая способна производить литры воды», - говорит Эвелин Ванг (Evelyn Wang), профессор машиностроения и старший автор последней статьи. «Эти небольшие первоначальные тестовые системы были разработаны только для производства нескольких миллилитров, чтобы доказать, что концепция работает в реальных условиях, но мы хотим видеть, как течет вода!»
Источник: news.mit.edu
