Чистая вода - жизненно важный ресурс. Увы, он доступен далеко не всем, кто в нем нуждается. Жестокая ирония заключается в том, что вода окружает нас повсюду - она присутствует даже в воздухе вокруг человека, который в пустыне умирает от жажды. Но теперь, благодаря новой разработке Калифорнийского университета в Беркли, такую воду из воздуха можно будет извлекать.
Команда ученых утверждает, что новый сборщик может производить более 1,3 л воды в день на килограмм водопоглощающего материала при относительной влажности около 40%. При более низкой влажности установка менее эффективна, но всё равно работает. Сборщик испытывался в пустыне Мохаве в течение трех дней. При этом аппарат производил, в среднем, 0,7 л воды на кг материала. В самый сухой день, когда влажность воздуха составляла всего 7%, ему удалось извлечь из воздуха 200 мл воды. Это - совсем немного, но даже такого объема хватит, чтобы спасти жизнь человека в экстренной ситуации.
Ключевым компонентом сборщика является компонент, называемый металл-органической каркасной структурой (англ. metal-organic frameworks, MOF). Это что-то вроде губки или решетки, которая имеет невероятно большую площадь поверхности при относительно малом внешнем объеме. Такая структура позволяет большому количеству молекул воды из воздуха конденсироваться при комнатной температуре. Если же MOF нагреть, он, наоборот, очень быстро испаряет воду.
Само устройство представляет собой крупную прозрачную коробку, заполненную картриджами MOF. Сквозь картриджи прогоняется воздух, из которого конденсируется влага. Затем картриджи слегка нагреваются и испаряют эту воду снова, но уже не в атмосферу, а в модуль-конденсатор.
Это уже третья версия сборщика, созданная Калифорнийским университетом. Первый прототип, представленный в 2017 году, был пассивным. Он собирал влагу из воздуха по ночам, а днем использовал тепло солнца для повторного испарения. Аппарат работал, но выработка жидкости была довольно низкой.
Вторая версия, последовавшая в 2018 году, позволяла собирать до 100 мл воды на 1 кг MOF. Текущая версия примерно в 10 раз эффективнее прошлогодней модели и в 100 раз эффективнее прототипа 2017 года. Все благодаря маленькому электрическому вентилятору, который принудительно перекачивает воздух через картриджи MOF. Для разогрева и испарения также используется электронагреватель. Оба компонента используют энергию, собранную солнечными панелями в верхней части устройства. Таким образом, сборщик воды уже не является пассивным, но все еще полностью автономен и энергонезависим. Это делает его идеальным вариантом для для сельских регионов или развивающихся стран, где дефицит воды может быть серьезной проблемой.
В данный момент команда тестирует более крупную версию установки, которая может производить от семи до десяти литров воды в день. Такой аппарат имеет размер микроволновки. Большой вариант размером с холодильник, может вырабатывать от 200 до 250 литров в день, удовлетворяя все потребности домашнего хозяйства в воде. Конечная цель проекта - создание гигантской установки, которая сможет генерировать 20000 литров в день, помогая целым деревням.
