Ученые США создали устройство для получения воды даже из воздуха пустыни
Первое в своем роде компактное устройство для сбора атмосферной воды даже из сухого воздуха, работающее на высокоэнергетическом топливе, разработали инженеры-исследователи из Университета Юты (U), США, 23 июля сообщает пресс-служба университета.
В атмосфере Земли содержится целый океан воды, поэтому извлечение некоторой части этой влаги рассматривается как потенциальный способ обеспечить чистой питьевой водой миллиарды людей во всем мире, которые сталкиваются с ее хронической нехваткой.
Существующие в настоящее время технологии сбора атмосферной воды (AWH) громоздки, дороги и недостаточно эффективны. Эти проблемы решает исследование, проведенное инженерами-исследователями из U, которые сумели повысить эффективность такой технологии, что в перспективе может сделать воздух источником воды для приготовления пищи жителями засушливых районов мира.
Как сообщил Самир Рао, старший автор исследования, доцент инженерного колледжа Джона и Марсии Прайс Университета Юты, созданный ими прототип устройства основан на использовании адсорбирующих материалов, которые вытягивают молекулы воды из невлажного воздуха. Затем эти материалы там же подвергаются воздействию тепла для извлечения воды.
«Гигроскопичные материалы по своей природе обладают свойством впитывать воду. Они впитывают воду везде, где бы вы ни находились. Один из лучших примеров — материал, который содержится в подгузниках, — пояснил Рао, у которого есть маленький сын. — Мы же работаем с особым типом гигроскопичных материалов, называемых металлоорганическими каркасами».
Такие металлоорганические каркасы могут специально адсорбировать из воздуха только водяной пар. Совместно с аспирантом Натаном Ортисом, ведущим автором исследования, на основе фумарата алюминия был разработан такой каркас в виде панелей, собирающих воду при прохождении через них потока воздуха.
«Особенность этих абсорбирующих материалов в том, что они обладают огромной площадью внутренней поверхности. В них так много мест, где могут застрять молекулы воды», — отметил Ортис.
По словам Рао, всего один грамм этого материала содержит площадь пор, равную двум футбольным полям. То есть даже небольшое количество материала может удерживать много воды. На втором этапе работы устройства вода превращается в жидкость путем нагревания.
Рао уточнил, что послужило стимулом для создания такого устройства: «Мы специально разработали это для применения в оборонных целях, чтобы у солдат была небольшая компактная установка для производства воды, и им не нужно было таскать с собой большую флягу, наполненную водой. Это позволило бы в буквальном смысле производить воду по необходимости».
Рао и Ортис подали заявку на предварительный патент, основанный на этой технологии, которая также предназначена и для невоенных нужд.
«Когда мы разрабатывали систему, я думаю, что мы также рассматривали проблему водоснабжения в более широком плане. Это не только проблема обороны, это в значительной степени гражданская проблема, — сказал Рао. — Мы рассматриваем ежедневное потребление такой воды домохозяйством в качестве питьевой воды. Это примерно 15–20 литров в день».
В ходе тестирования концепции прототип производил 5 литров воды в день на килограмм адсорбирующего материала.
Существует множество новых технологий для сбора атмосферной воды, который легче осуществить при высокой влажности воздуха, но ни одна из них не привела к созданию оборудования, которое можно было бы использовать на практике в засушливых условиях, отмечают разработчики.
Ортис считает, что созданное ими устройство может стать первым, потому что оно работает на высококалорийном топливе, таком как белый бензин, используемый в походных печах.
Команда принципиально решила отказаться от использования фотоэлектрических элементов. «Если вы полагаетесь на солнечные батареи, вы ограничены в работе в дневное время или вам нужны аккумуляторы, которые просто увеличивают вес. Вы продолжаете усложнять укладку. Это просто занимает слишком много места», — сказал Ортис.
Результаты исследования прототипа устройства разработчики представили в статье «Компактное быстроцикличное устройство для сбора атмосферной воды на топливе для круглосуточного производства воды», которая была опубликована 22 июля в журнале Cell Reports Physical Science.
