استخراج آب از هوا ؛ روشی جدید برای مقابله با بحران کم آبی

فناوری استخراج آب از هوا مدت‌هاست که توسط تیم‌های تحقیقاتی مختلفی مورد آزمایش قرار می‌گیرد، اما مدل‌هایی که تاکنون ساخته یا آزمایش شده‌اند، به‌ندرت توانسته‌اند در نواحی بیابانی موثر باشند. اکنون محققان روش جدیدی را آزمایش کرده‌اند که می‌تواند برای مقابله با بحران کم آبی امیدبخش باشد.

ایده استخراج آب از هوا ریشه‌های عمیقی در فرهنگ علمی تخیلی‌ها دارد. به عنوان مثال، در سری فیلم‌های جنگ ستارگان، لوک اسکای‌واکر در بیابان‌های سیاره تاتویین، در مزرعه رطوبتی (Moisture Farm) عموی خود کار می‌کند. در این سری فیلم‌ها، مزرعه رطوبتی منطقه‌ای است که به استخراج آب از رطوبت هوای خشک اختصاص داده شده است.


بیشتر بخوانید: شهادت آب ؛ ترویج خرافه به سبک ژاپنی یا علمی ناشناخته!


در این مزارع دستگاه‌هایی به نام بخارسازها می‌توانند رطوبت اضافی هوا را استخراج کنند. این مزارع رطوبتی که در نواحی گرم و خشک و کویری سیاره تاتویین واقع شده‌، برای کشاورزی ساکنان آن سیاره حیاتی‌‌ هستند. خوشبختانه، اکنون دستگاه‌های مشابهی در دنیای واقعی ساخته شده‌ است.

ایده استخراج آب از هوا ریشه‌های عمیقی در فرهنگ علمی تخیلی‌ها دارد

تاکنون، یکی از بزرگترین چالش‌های مهندسی در طراحی دستگاه‌های استخراج آب، چگونگی خنک نگه داشتن آن‌ها با وجود گرمای شدید در بیابان‌ها بوده است. شاید اولین راهکاری که به ذهن می‌رسد، استفاده از فن‌ باشد؛ اما این ایده تنها برای نواحی می‌تواند کارساز باشد که دسترسی به برق کافی دارند، اما در نواحی بیابانی که اغلب از لحاظ زیرساخت‌های برق‌رسانی وضعیت وخیمی دارد، چنین ایده‌ای نمی‌تواند موثر باشد.


بیشتر بخوانید: تغییر اقلیم چیست ؛ تغییرات آب و هوایی و تاثیر عجیب آن بر زندگی انسان


حال، در مطالعه‌ای که به‌تازگی از سوی محققان دانشگاه ایالتی کالیفرنیا، برکلی، در نشریه‌ی journal Science Advances منتشر شده است؛ محققان ساخت روشی جدیدی برای استخراج آب آشامیدنی از هوای بیابان را گزارش کرده‌اند.

استخراج آب از هوا

به گفته‌ی محققان این تیم، در این روش جدید، نیازی به استفاده از یک منبع تغذیه خارجی برای تامین انرژی نیست. این محققان همچنین گفته‌اند که دستگاه آن‌ها می‌تواند، روشی بسیار مقرون به‌صرفه‌تر از روش‌های دیگر برای تولید آب آشامیدنی در بیابان باشد.

عمر یاقی، محقق آمریکایی اردنی از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، به Digital Trends گفت:

برای اولین بار نشان داده‌ایم که می‌توان مقادیر بالایی آب آشامیدنی را هر روز از هوای خشک بیابان استخراج کرد و این کار را تنها با یک جعبه ارزان‌قیمت و نور خورشید و بدون انرژی و برق اضافی انجام داد.

MOF هایی در اندازه یک حبه قند دارای سطح داخلی به اندازه شش زمین فوتبال هستند

یاقی می‌گوید که چنین روشی با استفاده از یک ماده منفذدار در داخل این جعبه امکان‌پذیر شده است که چارچوب فلزی- آلی (Metal Organic Framework) یا MOF نام دارد. MOF، ماده‌ی بسیار پرمنفذ با حفره‌های داخلی و کانال‌هایی است که سطح داخلی بسیار بالایی دارد. در واقع، MOF هایی در اندازه یک حبه قند ممکن است که دارای سطح داخلی به اندازه شش زمین فوتبال باشند و به همین دلیل است که قادر به جذب آب حتی در خشک‌ترین شرایط هستند.


بیشتر بخوانید: تبدیل اتومبیل بنزینی به آب سوز ؛ آیا واقعا می‌توان یک خودروی آب‌سوز ساخت؟


MOF ها شبیه اسفنج عمل می‌کنند و به گفته‌ی محققان، نمونه‌های اولیه‌ای که آزمایش کرده‌اند، به قدری خاصیت اسفنجی دارند که می‌توانند آب را حتی در نواحی خنثی و بدون رطوبت هم جذب کنند.

مزرعه رطوبتی که در سری فیلم‌های جنگ ستارگان به تصور کشیده شده است. در این مزارع دستگاه‌هایی به نام بخارسازها می‌توانند رطوبت اضافی هوا را استخراج کنند
مزرعه رطوبتی که در سری فیلم‌های جنگ ستارگان به تصور کشیده شده است. در این مزارع دستگاه‌هایی به نام بخارسازها می‌توانند رطوبت اضافی هوا را استخراج کنند

دستگاهی که یاقی و همکارانش ساخته‌اند، در واقع یک جعبه درون جعبه‌ای دیگر است. جعبه داخلی با MOF ها پر شده که به نوبه خود در آن از مواد آلی و فلز گران‌قیمت زیرکونیوم (بیشتر برای مصرف تجاری در تولید نیروی اتمی) استفاده شده است.

درب جعبه بیرونی در طول باز می‌شود (زمانی که هوا خنک و مرطوب باشد، می‌تواند توسط MOF ها جذب شود) و در طول روز بسته می‌شود (زمانی که نور خورشید جعبه را گرم می‌کنند، مولکول‌های آب از MOF ها فرار می‌کنند و به صورت قطرات در داخل جعبه بیرونی می‌چکند). یاقی و همکارانش قطره‌ها را با استفاده از یک پیپ جمع‌آوری می‌کنند.

این تیم در آزمایشی که در صحرای آریزونا انجام دادند، توانستند که حدود ۲۰۰ میلی‌لیتر آب آشامیدنی به دست بیاورند، یعنی مقادیری که حتی برای رفع تشنگی یک نفر کافی نیست، اما این مقدار آب به اندازه‌ای بود که بتواند کارایی این روش را به اثبات برساند.

یاقی گفت:

این دستگاه مخصوصا برای نواحی که دسترسی به آب آشامیدنی محدود است، اهمیتی بالا دارد. ایده‌ اولیه این است که دستگاه‌های تجاری برای مصارف شخصی توسعه بدهیم که بتواند برای ساکنان نواحی کم آب در خانه مورد استفاده قرار گیرد و آب مورد نیاز برای مصارف ضروری را فراهم کند.

یاقی در ادامه گفت که علاقه زیادی برای تجاری‌سازی این دستگاه وجود دارد و چندین استارتاپ در حال حاضر در حال توسعه دستگاه‌های برداشت آب آشامیدنی از هوا هستند. اما یاقی اشاره کرد که هنوز راه زیادی برای تجاری‌سازی این دستگاه در پیش است، از جمله ساخت نمونه‌های کاربردی در مقیاس بزرگ و مقرون به‌صرفه‌تر.

او همچنین اشاره کرد که استفاده از فلز زیرکونیم در نمونه‌ی اولیه تنها برای اهداف آزمایشی بوده و مقرون به‌صرفه نیست. عمر یاقی گفت که در آینده می‌خواهد از آلومینیوم بهره ببرد که ۱۵۰ برابر ارزان‌تر است و خروجی آن هم می‌تواند تا دو برابر افزایش پیدا کند.

او خوش بین است که چنین فناوری بتواند روزی آب آشامیدنی را برای افرادی که نیاز ضروری به آب دارند فراهم کند. آزمایش آینده محققان قرار است که اواخر تابستان امسال  در دره مرگ واقع در جنوب کالیفرنیا انجام شود.

اخبار علمی را با تکراتو دنبال کنید.

از همین نویسنده بخوانید:

.

منبع: digitaltrends



ارسال نظر

داغ‌ترین‌ها
قبلی بعدی