شکست خشکسالی: فناوری خورشیدی روزانه ۳ لیتر آب از هوا استخراج می کند
تیمی از محققان سیستمی را توسعه داده‌اند که می‌تواند روزانه لیترهایی آب از هوا استخراج کند، بدون نیاز به نگهداری مکرر دستی.
این سیستم غیرفعال نسخه پیشرفته‌ای از روش استخراج آب جوی با استفاده از انرژی خورشیدی (SAWE) است که می‌تواند به طور مداوم آب شیرین تولید کند وقتی تابش خورشید حضور دارد.
با بهبود طراحی برای اجازه به حرکت بهتر مواد و استفاده کارآمد از انرژی، این سیستم می‌تواند به طور مداوم ۰.۶۵ لیتر آب شیرین به ازای هر متر مربع در ساعت تحت تابش استاندارد خورشید و رطوبت ۹۰ درصد تولید کند.
به گفته محققان دانشگاه علوم و فناوری ملک عبدالله در عربستان سعودی، این سیستم در مناطق خشک با رطوبت تا ۴۰ درصد نیز کار می‌کند. این سیستم برای تولید آب شیرین خارج از شبکه و ابتکارات آبیاری طراحی شده است.
دروگر خورشیدی خود-سویچ
اگرچه مفهوم و فناوری برداشت آب از هوا تا آب جدید نیست، سیستم‌های کنونی خورشیدی دست و پا گیر هستند.
برداشت‌کنندگان که با برق خورشیدی کار می‌کنند یک چرخه دو مرحله‌ای را دنبال می‌کنند. ابتدا آب از هوا از طریق یک ماده جاذب برداشت می‌شود، و زمانی که اشباع می‌شود، سیستم مهر و موم شده و از طریق تابش خورشید گرم می‌شود تا آب استخراج شود.
طبق گفته تیم، هر دو کار فیزیکی و یک سیستم سوئیچینگ برای تغییر بین این دو فرآیند نیاز است، که باعث افزایش پیچیدگی و هزینه می‌شود.
دروگر جدید ساخته شده در KAUST به هیچ کدام نیاز ندارد؛ بلکه، می‌تواند به صورت خودکار و بدون کمک بین این دو مرحله تغییر کند.
کایجی یانگ، همکار پسادکتری در KAUST و رهبر این مطالعه، در بیانیه ای گفت: "الهام اولیه ما از مشاهده فرآیندهای طبیعی به دست آمد: به طور خاص، چگونگی انتقال کارآمد آب از ریشه‌های گیاهان به برگ‌های آن‌ها از طریق ساختارهای خاص."
راه‌حل آب کم‌هزینه
این تیم سیستمی جدید را بر اساس یک ایده کلیدی توسعه داده‌اند: استفاده از پل‌های حمل و نقل جوی به عنوان یک پیوند حیاتی بین برداشت آب جوی و تولید آب شیرین.
این پل‌ها از میکروکانال‌های عمودی پر شده با محلول نمکی تشکیل شده‌اند که آب را جذب می‌کند. محلول غنی از آب از طریق عمل موئینگی از کانال‌ها بالا می‌رود، مانند حرکت آب به سمت بالا در ساقه‌های گیاهان.
زمانی که محلول متمرکز می‌شود، به پایین نفوذ می‌کند و اجازه می‌دهد فرآیند تکرار شود و آب بیشتری جمع‌آوری شود. به گفته محققان، طراحی نوآورانه بازدهی کارامدی بین بخش باز برای برداشت آب و بخش بسته برای تولید آب شیرین برقرار می‌کند.
تینگتینگ پان، همکار پسادکتری دیگری در KAUST که روی این پروژه کار کرده است اظهار داشت: "با بهینه‌سازی حمل و نقل جرم و حرارت در داخل سیستم، کارایی و اثرگذاری آن را بهبود دادیم."
تجربات انجام شده توسط تیم نشان داد که هر متر مربع از این سیستم در تابستان روزانه دو تا سه لیتر آب تولید می‌کند و در پاییز یک تا سه لیتر آب در روز تولید می‌کند، در حالی که سیستم در حال تست در
عربستان سعودی
بود.
در طول آزمایش‌ها، گروه برای چندین هفته سیستم را بدون نگهداری اجرا کرد. علاوه بر این، آن‌ها نشان دادند که چگونه می‌توان از آن به عنوان منبع مستقیم برای آبیاری گیاهان صحرایی و کلم چینی استفاده کرد.
یکی از نویسندگان ارشد مطالعه، کیائوکیانگ گان، گفت: "مواد به کار رفته عبارتند از یک پارچه جذب آب، یک نمک جاذب کم هزینه و یک فریم پلاستیکی. ما مواد را به دلیل مقرون به صرفه بودن و در دسترس بودن انتخاب کردیم، بنابراین انتظار داریم هزینه برای استفاده در مقیاس بزرگ در مناطق کم درآمد مقرون به صرفه باشد."
جزئیات پژوهش تیم در مجله Nature Communications منتشر شده است.
