Συγκομιδή νερού από τον αέρα με ηλιακή ενέργεια
Περισσότεροι από 2,2 δισεκατομμύρια άνθρωποι ζουν αυτήν τη στιγμή σε χώρες που έχουν στρες στο νερό και τα Ηνωμένα Έθνη εκτιμούν ότι 3,5 εκατομμύρια πεθαίνουν κάθε χρόνο από ασθένειες που σχετίζονται με το νερό. Επειδή οι περιοχές που χρειάζονται περισσότερο βελτιωμένο πόσιμο νερό βρίσκονται επίσης σε μερικά από τα πιο ηλιόλουστα μέρη στον κόσμο, υπάρχει έντονο ενδιαφέρον για την αξιοποίηση του ηλιακού φωτός για την απόκτηση καθαρού νερού.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Shanghai Jiao Tong στην Κίνα ανέπτυξαν μια πολλά υποσχόμενη νέα τεχνολογία συλλογής ατμοσφαιρικού νερού με ηλιακή ενέργεια που θα μπορούσε να βοηθήσει στην παροχή επαρκών πόσιμου νερού για τους ανθρώπους να επιβιώσουν σε αυτές τις δύσκολες, ξηρές περιοχές. Δημοσίευσαν την εργασία τους στο Applied Physics Reviews , ένα περιοδικό AIP Publishing.
«Αυτή η συλλογή τεχνολογίας μοσφαιρικού νερού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αυξήσει τις καθημερινές ανάγκες παροχής νερού, όπως οικιακό πόσιμο νερό, βιομηχανικό νερό και νερό για προσωπική υγιεινή», δήλωσε ο συγγραφέας Ruzhu Wang.
Ιστορικά, οι ερευνητές αντιμετώπισαν προκλήσεις κατά την έγχυση αλατιού σε υδρογέλες καθώς η υψηλότερη περιεκτικότητα σε αλάτι μείωσε την ικανότητα διόγκωσης της υδρογέλης λόγω του φαινομένου αλατοποίησης. Αυτό οδήγησε σε διαρροή αλατιού και μειώθηκε η ικανότητα απορρόφησης νερού.
«Μας έκανε εντύπωση ότι ακόμη και όταν εγχύθηκαν έως και 5 γραμμάρια αλατιού σε 1 γραμμάριο πολυμερούς, το πήκτωμα που προέκυψε διατηρούσε καλές υπηρεσίες διόγκωσης και παγίδευσης αλατιού», είπε ο Wang.
Οι ερευνητές συνέθεσαν ένα σούπερ υγροσκοπικό τζελ χρησιμοποιώντας φυτικά παράγωγα και υγροσκοπικά άλατα που ήταν ικανό να απορροφά και να συγκρατεί μια απαράμιλλη ποσότητα νερού. Ένα κιλό ξηρής γέλης θα μπορούσε να προσροφήσει 1,18 κιλά νερό σε ξηρά ατμοσφαιρικά περιβάλλοντα και έως 6,4 κιλά σε υγρά ατμοσφαιρικά περιβάλλοντα. Αυτό το υγροσκοπικό τζελ ήταν απλό και φθηνό στην παρασκευή του και κατά συνέπεια θα ήταν κατάλληλο για παρασκευή μεγάλης κλίμακας.
Επιπλέον, η ομάδα υιοθέτησε ένα πρωτότυπο με θαλάμους εκροής και συμπύκνωσης, διαμορφωμένους παράλληλα. Χρησιμοποίησαν ένα στροβιλοανεμιστήρα στον θάλαμο συμπύκνωσης για να αυξήσουν την ανάκτηση του εκροφημένου νερού σε περισσότερο από 90%.
Σε μια επίδειξη πρωτότυπου σε εσωτερικούς χώρους, η ομάδα βρήκε ότι απελευθέρωσε προσροφημένο νερό ακόμη και το πρωί ή το απόγευμα όταν ο ήλιος είναι αδύναμος. Το σύστημα θα μπορούσε να επιτύχει ταυτόχρονη προσβολή και έκπτωση κατά τη διάρκεια της ημέρας.
Η ομάδα θα εργαστεί για να επιτύχει ταυτόχρονη προσρόφηση και έκκριση χρησιμοποιώντας ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για μεγιστοποίηση της ημερήσιας απόδοσης νερού ανά μονάδα μάζας προσροφητικού για περαιτέρω βελτιστοποίηση της απόδοσης του συστήματος για πρακτικές εφαρμογές στην παραγωγή νερού.
Εκτός από την καθημερινή παραγωγή νερού, τα ροφητικά υλικά που συλλέγουν το νερό της ατμόσφαιρας θα μπορούσαν επίσης να παίξουν σημαντικό ρόλο σε μελλοντικές εφαρμογές όπως η αφύγρανση, η άρδευση στη γεωργία και η θερμική διαχείριση ηλεκτρονικών συσκευών.
