دستگاه جدید تبدیل هوا به آب با کارایی در دماهای پایین و کاهش انتشار آلاینده‌ها
پژوهشگران دانشگاه متروپولیتن اوساکا روش جدیدی توسعه داده‌اند که به طور قابل توجهی فرایند برداشت آب از هوا و همچنین رطوبت‌زدایی فضاها را بهبود می‌بخشد. این فناوری‌ها نقش حیاتی در تأمین آینده‌ای راحت‌تر و پایدارتر برای انسان‌ها ایفا می‌کنند.
تیم پژوهشی فرآیند جداسازی آب از پلیمرهای جذب‌کننده آب را بهبود بخشیده‌اند. این پیشرفت به یک چالش کلیدی در برداشت آب از جو و سیستم‌های تهویه مطبوع خشک‌کننده می‌پردازد.
جذب کارآمد از هوا در دماهای پایین‌تر
پلیمرهای جذب‌کننده آب در بسیاری از سیستم‌های برداشت آب از جو و واحدهای تهویه مطبوع ضروری هستند. با این حال، یک چالش عمده نیاز به دماهای بالا—حدود 212 درجه فارنهایت (100 درجه سانتیگراد)—برای حذف آب از این پلیمرها به منظور استفاده مجدد آنها است. این نیاز مقدار زیادی انرژی را مصرف می‌کند و کاربرد عملی آنها را محدود می‌کند.
تیم دانشگاه متروپولیتن اوساکا یک جاذب رطوبت مایع توسعه داده‌است که فقط به دمای حدود 95 درجه فارنهایت (35 درجه سانتیگراد) برای جداسازی آب نیاز دارد. این تیم به رهبری دانشجوی دانشکده‌فنی دایسوکه ایکگاوا، استادیار آریسا فوکاتسو، دانشیار کنجی اوکادا و پروفسور ماساهیده تاکاهاشی هدایت شد.
این نوآوری می‌تواند سیستم‌ها را به شکل انرژی‌کارآمد تر و قابل کاربردتر به ویژه در مناطقی با منابع انرژی محدود تبدیل کند.
کلید این نوآوری در ترکیب دو نوع کوپلیمر: پلی‌اتیلن گلیکول (PEG) و پلی‌پروپیلن گلیکول (PPG) نهفته است. PEG در جذب آب بسیار مؤثر است، در حالی که PPG کمتر مؤثر است.
پژوهشگران از ترکیبی از این دو ماده استفاده کردند. این باعث شد مکانیزم انتقالی ایجاد شود که گروه‌های آب را شکسته و فرآیند آزاد کردن آب از پلیمر را آسان‌تر کند.
کاربردها برای آینده‌ای پایدار
یافته‌های تیم می‌تواند تأثیرات قابل توجهی در بخش‌های مختلف، به ویژه در مناطق با منابع آب محدود داشته باشد.
“این فناوری می‌تواند نه تنها برای تامین آب در مناطق خشک و مکان‌هایی با منابع انرژی محدود به کار رود، بلکه برای تضمین دسترسی به آب در مواقع فاجعه و اضطراری کاربرد داشته‌باشد”، گفت فوکاتسو.
علاوه بر تامین آب پاک در مناطق کمتر بهره‌مند، مزایای آن فراتر از آن است. این تکنولوژی می‌تواند نقش حیاتی در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای ایفا کند. این سیستم جدید به گونه‌ای طراحی شده که با مصرف انرژی به مراتب کمتر نسبت به روش‌های سنتی برداشت آب از هوا عمل کند.
در نتیجه، می‌توان به کاهش ردپای کربنی مرتبط با فرآیندهای برداشت آب و رطوبت‌زدایی کمک کند. با استفاده از انرژی کمتر، این سیستم نه تنها در بهبود دسترسی به آب کمک می‌کند بلکه از تلاش جهانی برای کاهش تغییرات آب و هوایی حمایت می‌کند.
پروفسور تاکاهاشی افزود: “بهبودهای این فناوری همچنین می‌تواند به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و استفاده مؤثرتر از منابع آب منجر شود. از این پس، هدف ما بهبود جاذب رطوبت مایع و افزایش کارایی کل سیستم برای عملی‌تر کردن آن است.”
پتانسیل برای تأثیر گسترده
این نوآوری نشان‌دهنده یک گام بزرگ به جلو در حوزه برداشت آب از جو و تهویه مطبوع انرژی‌کارآمد است.
همزمان با بهبود مداوم این فناوری، این پتانسیل را داراست که نحوه‌ی جمع‌آوری آب از هوا را متحول کند. این امر به ویژه در مناطقی که آب کمیاب و منابع انرژی محدود هستند، صادق است.
این پژوهش در مجله ACS ES&T Water منتشر شده است.
