Воду научились добывать из сухого воздуха
Коллектив ученых из США и Саудовской Аравии создал прототип устройства, способного добывать воду из воздуха при уровне влажности от 20%. Работает устройство, используя энергию солнечного света.
В некоторых регионах Земли количество пресной воды ограничено из-за отсутствия источников — озер и рек. Ее добыча становится сложным дорогостоящим процессом. Однако атмосфера планеты содержит 10% от количества пресной воды в озерах — это примерно 13 000 триллионов литров.
Ученые впервые разработали процесс, позволяющий контролировать захват воды из воздуха даже при относительно невысоком уровне влажности.
В основе прибора — пористая структура из металлорганического материала, микрокристаллический порошок [Zr6O4(OH)4(фумарат)6]. Это вещество под названием MOF-801 имеет в структуре молекулы полости, благодаря которым способно захватывать и концентрировать молекулы воды. По сути, оно просто впитывает воду как губка. Порошок помещен в пористую медную пену, припаянную к медной подложке.
Работа прототипа основана на изменении температур в течение суток. Ночью, во время сбора воды, десорбированный пар (разрозненные молекулы воды в воздухе) конденсируется при температуре окружающей среды и поступает во впитывающий слой — металлорганический материал.
Во время захвата воды, днем, когда вода в металлоорганическом материале под действием солнечных лучей вновь превращается в пар, он адсорбируется на слое металлорганического каркаса, нагреваемого солнечными лучами, выбрасывая тепло при помощи теплоотвода, чтобы вода не испарялась, во внешнюю среду. Капли образовавшейся воды стекают в подставленную емкость. Таким образом получается вода, пригодная для питья. Прибор работает полностью без электричества.
Прибор для добычи влаги из воздуха. Фото: Hyunho Kim, Sungwoo Yang et al / MIT
Созданные ранее устройства работали лишь при высоком уровне влажности (близком к 100%) и требовали огромных затрат энергии.
Эксперимент показал, что устройство способно собирать 2,8 литра воды на килограмм металлоорганического материала ежедневно при относительной влажности воздуха 20%. Такая влажность характерна в основном для экваториальных регионов (прибрежные регионы Центральной Африки, Юго-Восточная Азия, страны Карибского бассейна).
Работает устройство за счет солнечного излучения, что очень выгодно, ведь в большинстве «обезвоженных» регионов царит жаркая солнечная погода.
Открытие может помочь решить проблему недостатка воды для людей, а также расширить возможности земледелия. Ученые продолжают работать над модификацией используемого материала, чтобы устройство имело цену, доступную для людей из стран третьего мира.
Исследование опубликовано в журнале Science.
Источник: Чердак