Przyczynami alarmującej sytuacji dotyczącej deficytu na wodę są m.in. zmiany klimatu oraz dynamiczny wzrost liczby ludności na świecie, a co za tym idzie zwiększona konsumpcja wody.
Obiecujące prognozy dotyczące częściowego rozwiązania deficytu w dostępie do wody pitnej płyną ze Stanów Zjednoczonych, gdzie naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley opracowali metodę pozyskiwania wody z powietrza o niskim poziomie wilgotności.

Urządzenie pobierające parę wodną z powietrza nawet na obszarach pustynnych jest bezpośrednio zasilane przez energię słoneczną. Dzięki energii słonecznej jest szansa dla ludzi żyjących w najbardziej suchych miejscach na świecie na pozyskanie wody pitnej, niezbędnej do życia.

W atmosferze zawarte jest około 13 bilionów litrów wody. Odpowiada to ok. 10% zasobów słodkiej wody w jeziorach i rzekach Błękitnej Planety.

Nauka i energia słoneczna dla ludzkości

Naukowcy pracując nad innowacyjną metodę pozyskiwania wody, ukierunkowali swoje prace na związki metaloorganiczne typu MOF (ang. metal-organic framework).

MOF to krystaliczne związki tworzone przez jony metali lub klastry metali skoordynowane sztywnymi ligandami organicznymi, tworząc trójwymiarowe (3D) struktury porowate. Zaprojektowany przez naukowców system składa się z kilograma kryształów MOF umieszczonych w arkuszu porowatego metalu miedzi. Arkusz ten jest umieszczony pomiędzy pochłaniaczem słonecznym, a płytką skraplacza i umieszczoną wewnątrz komory.

Materiały krystaliczne podobne do tych mogą teraz zbierać parę wodną z powietrza. LABORATORIUM YAGHI W UC BERKELEY

Zasada działania

W nocy komora jest otwierana, gdzie powietrze ulega dyfuzji poprzez MOF i cząsteczki wody, żeby przywrzeć do jego wewnętrznych powierzchni, tworząc kropelki sześcienne. Rano komora jest zamknięta, a światło słoneczne wpadające przez okno na u góry systemu podnosi temperaturę MOF, które uwalnia kropelki wody i napędza je jako parę w kierunku chłodniejszego skraplacza. Różnica temperatur, jak również wysoka wilgotność wewnątrz komory, powoduje kondensację pary w postaci ciekłej wody, która kapie do kolektora.

Nowe urządzenie wodne wykonane z metalowych kryształów organicznych, wciśniętych w cienką blachę miedzianą i umieszczonych między pochłaniaczem słonecznym (powyżej), a płytką skraplacza (poniżej). LABORATORIUM WANG W MIT

Wydajność systemu

Dziennie system umożliwia produkcję 2,8 litra wody z powietrza z każdego kilograma MOF. Obecnie trwają intensywne prace nad udoskonaleniem systemu, mającego na celu upowszechnianie zastosowania w skali globalnej. Tego typu rozwiązanie przysłuży się nie tylko w regionach dotkniętych suszą jak również w rolnictwie.

Darmowa energia słoneczna może być wykorzystana m.in. do bezemisyjnej produkcji energii elektrycznej dzięki fotowoltaice, do produkcji c.w.u. dzięki kolektorom słonecznym oraz do produkcji największego skarbu – wody, bez której nie byłoby życia na Ziemi.

Źródło: Science Magazine

Erwin Kita

Redaktor GLOBEnergia