Блоги
Ученые научились добывать воду из сухого воздуха пустыни

Ученые научились добывать воду из сухого воздуха пустыни

Ученые научились добывать воду из сухого воздуха пустыни


Четыре года назад ученые из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили новые свойства металл-органических координационных полимеров (MOF). Этот пористый материал, как оказалось, отлично впитывает влагу даже в условиях засушливого климата, а при незначительном нагревании — ее активно выделяет. На его основе ученые создали экспериментальное устройство для извлечения воды из воздуха.

Как сообщается, первая версия прибора, представленная в прошлом году, была пассивной и состояла из двух коробок — в одной, пластиковой и прозрачной, находилась другая, заполненная несколькими килограммами MOF-303 — металл-органических структур на основе алюминия (по словам исследователей, данный материал не только недорог в производстве ввиду дешевизны алюминия, но и легок в изготовлении, поскольку его синтез протекает в воде и не требует органических растворителей). Ночью пластиковую коробку открывали, чтобы гранулы MOF впитывали влагу из воздуха, а днем — закрывали. Солнечные лучи проходили сквозь пластик и, нагревая содержимое второй коробки, заставляли полимер выделять влагу в форме конденсата. Далее, словно в опреснителе, капли стекали в нижний отсек и постепенно скапливались, а вечером получившуюся жидкость извлекали с помощью пипетки. Производительность решения составляла в среднем 400 миллилитров жидкости на килограмм абсорбента в день, а в самые засушливые дни испытаний водосборника, проходивших в одной из пустынь Аризоны, когда влажность воздуха не превышала 8%, этот показатель падал до 70 миллилитров жидкости на килограмм абсорбента в день.

Новая версия экспериментальной установки, на основе которой исследователи планируют создать уже коммерческий продукт, по принципу работы схожа с первой, но работает вне зависимости от времени суток. Этого удалось достичь, встроив в прибор вентилятор, нагнетающий воздух, и нагревательный элемент. При этом решение по-прежнему энергонезависимо: в качестве источника питания инженеры задействовали солнечную батарею и аккумулятор. Кроме того, исследователям больше не нужно манипулировать прибором вручную: благодаря организации материала в специальные картриджи установка самостоятельно конденсирует влагу в подсоединяемые емкости. Особый акцент инженеры делают на том, что получаемая таким образом вода, как и в предыдущей версии агрегата, подходит для питья без дополнительной фильтрации.

Производительность аппарата ученые изучили в разных условиях. Выяснилось, что в среднем решение выдает 1,3 литра воды в день на килограмм абсорбирующего материала. Этого объема более чем достаточно, чтобы не умереть от жажды. При этом установка работает даже в условиях совсем сухого воздуха: во время полевых испытаний в пустыне Мохаве водосборник получал в среднем 0,7 литра чистой воды на килограмм абсорбента в день. Минимальный показатель в самый засушливый день в пустыне, когда относительная влажность воздуха падала до 7%, составил 0,2 литра воды на килограмм MOF в сутки.

«Чтобы традиционными методом конденсировать воду из воздуха при низкой влажности — менее 40% относительной влажности, — нужно охладить воздух до нуля градусов по Цельсию, что непрактично. С помощью нашего водосборника мы делаем это при очень низкой влажности без такого охлаждения. Ни одно другое решение на это не способно», — подчеркивает профессор Калифорнийского университета в Беркли Омар Ягхи, основавший с целью коммерциализации технологии стартап Water Harvester Inc.

«Некоторые скажут, что 0,7 литра воды в день — это немного. Однако они будут неправы, поскольку мы говорим о пустынных условиях, где воды нет в принципе. Кроме того, наше решение можно масштабировать, а показанный водосборник — это просто proof-of-concept, призванный продемонстрировать жизнеспособность технологии», — добавляет специалист.

Самая маленькая коммерческая версия аппарата, которая будет размером с микроволновку и сейчас проходит испытания перед выходом на рынок, по расчетам создателей, при средней относительной влажности будет выдавать в сутки до 10 литров чистой воды — достаточно для того, чтобы обеспечить потребности семьи из трех человек.

Более массивная модель аппарата — размером с небольшой холодильник — будет производить 200 — 250 литров в день, чего будет достаточно, чтобы обеспечить среднестатистическую семью водой не только для удовлетворения физиологических потребностей, но и для приготовления пищи и принятия душа. А через пару лет компания надеется построить водосборник, который обеспечит потребности небольшого поселения, — на 20 000 литров. Как и более скромные версии, он также будет работать на солнечной энергии, без подключения к электросети.

По словам исследователей, их разработку найдут полезными жители засушливых регионов, где в настоящее время наблюдается нехватка питьевой воды.

«В атмосфере находится почти столько же воды, сколько во всех реках и озерах, — подчеркивают ученые. — Возможность собирать эту воду позволит не только обеспечить каждого человека на Земле доступом к питьевой воде, но и буквально превратить пустыни в оазисы».

Первым клиентом стартапа станет, вероятно, Саудовская Аравия, которая частично профинансировала разработку.

Источник: hightech.plus


Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: