Новий пристрій, розроблений фахівцями з MIT і Berkeley, здатний конденсувати вологу прямо з повітря і, харчуючись від простого сонячного акумулятора, виробляти до 3 літрів чистої води на день навіть у самій сухій пустелі.
Не можна вичавити сік з каменю, а ось добути воду з пустельного неба цілком можливо, і все завдяки новому пристрою, який використовує сонячне світло для всмоктування водної пари з повітря навіть при низькій вологості. Пристрій може виробляти до 3 літрів води на день і, за словами дослідників, у майбутньому технологія стане ще ефективнішою. Це означає, що в будинках жителів посушливих районів незабаром може з'явитися джерело чистої води на сонячній батареї, що допоможе істотно підвищити рівень життя населення.
В атмосфері знаходиться близько 13 трильйонів літрів води, що еквівалентно 10% від запасу всієї прісної води в озерах і річках нашої планети. Протягом багатьох років дослідники розробляли технології конденсації води їх повітря, але більшість з них вимагає невідповідно великих витрат електроенергії, так що в країнах з економікою, що розвивається, вони навряд чи виявляться затребувані більшістю.
Щоб знайти універсальне рішення, дослідники під керівництвом Омара Яги, хіміка з Каліфорнійського університету в Берклі, звернулися до сімейства кристалічних порошків, званих металевими органічними каркасами або MOF. Ягі розробив перші MOF-кристали, що утворюють об'ємні мережі, близько 20 років тому. Основою для структури цих мереж виступають атоми металів, а липкі полімерні частинки з'єднують осередки разом. Експериментуючи з органікою і неоганикою, хіміки можуть створювати різні типи MOF і контролювати те, які гази вступають з ними в реакцію і наскільки міцно вони утримують ті чи інші речовини.
За останні два десятиліття хіміки синтезували понад 20 000 MOF, кожен з яких має унікальні властивості захоплення молекул. Наприклад, Яги та інші недавно розробили MOF, який поглинає, а потім вивільняє метан, роблячи їх свого роду бензобаками великої ємності для транспортних засобів, що працюють на природному газі.
У 2014 році Яги і його колеги синтезували MOF-860 на основі цирконію, який чудово поглинав воду навіть в умовах низької вологості. Це призвело його до Евелін Ванг, інженера-механіка Массачусетського технологічного інституту в Кембриджі, з якою він раніше працював над проектом використання MOF для кондиціонування повітря в автомобілі.
Наочна схема роботи пристрою
Система, розроблена Ван і її учнями, складається з кілограма пилоподібних кристалів MOF, спресованих в тонкий лист пористої міді. Цей лист поміщається між світлопоглотителем і пластиною конденсатора всередині камери. Вночі камеру відкривають, дозволяючи навколишньому повітрю дифундувати через пористий MOF, в процесі чого молекули води, щоб прилипати до її внутрішніх поверхонь, збираються в групи по вісім штук і утворюють крихітні кубічні крапельки. Вранці камера закривається, і сонячне світло проникає через вікно зверху пристрою, нагріваючи MOF і звільняючи воду, що перетворює краплі в пар і транспортує його до більш холодного конденсатора. Різність температур, а також висока вологість всередині камери змушують пар конденсуватися у вигляді рідкої води, яка капає в колектор. Установка працює настільки добре, що при безперервному запуску вона витягує 2,8 літра води з повітря в день, повідомляє сьогодні команда Berkeley і MIT.
Варто зазначити, що установці ще є куди рости. По-перше, цирконій коштує 150 доларів за кілограм, що робить пристрої для збору води занадто дорогими, щоб його можна було масово виробляти і продавати за скромну суму. Яги каже, що його група вже успішно спроектувала водозбірний MOF, в якому цирконій замінено в 100 разів дешевшим алюмінієм. Це може зробити майбутні водозбірники придатними не тільки для втамування спраги людей у посушливих районах, але, можливо, навіть для постачання води фермерів у пустелі.