Massachusetts Institute of Technology -yliopistossa kehitetty uusi passiivinen laite tuottaa jopa 161 ml juomavettä päivässä ilmasta ilman ulkoista virtalähdettä.
Sisältö
Ikkunan kokoinen laite käyttää ilmaa turvallisen juomaveden tuottamiseen.
Yli 2,2 miljardia ihmistä ympäri maailmaa elää ilman taattua pääsyä turvalliseen juomaveteen . Tämä ei ole kaukainen tai abstrakti ongelma. Se on olemassa myös maissa, joissa on kehittynyt infrastruktuuri, mutta joissa miljoonat ihmiset ovat riippuvaisia huonolaatuisesta vedestä tai haavoittuvista järjestelmistä, jotka ovat alttiita kuivuudelle, saastumiselle tai vesihuollon keskeytyksille. Kun joet, tekoaltaat ja pohjavesivarannot osoittavat selviä merkkejä ehtymisestä, paine vesivaroihin kasvaa edelleen.
Tässä tilanteessa joukko insinöörejä Massachusetts Institute of Technology -yliopistosta päätti katsoa taivaalle. Kirjaimellisesti. Maapallon ilmakehä sisältää nimittäin valtavan määrän vesihöyryä , jopa alueilla, joita pidämme erittäin kuivina. Kysymys ei ollut siitä, onko tätä resurssia olemassa, vaan siitä, voidaanko sitä kerätä tehokkaasti, passiivisesti ja turvallisesti. Vastaus alkaa hahmottua mustalla pystysuuntaisella paneelilla, joka on kooltaan tavallisen ikkunan kokoinen.
Paneeli, joka ”hengittää” kosteutta.
Laite perustuu erittäin imukykyiseen hydrogeeliin, joka on sijoitettu lasikammioon, jonka ulkokerros on tarkoitettu kondenssin muodostumiseen. Ensi silmäyksellä se muistuttaa tummaa kuplamuovia. Jokaisella näistä pienistä kupuista on tärkeä tehtävä: ne maksimoivat ilman kanssa kosketuksissa olevan pinnan.
Yöllä, kun suhteellinen kosteus nousee jopa aavikko-olosuhteissa, hydrogeeli imee vesihöyryä ja laajenee.
Aamunkoitteessa ympäröivä lämpö aiheuttaa tämän höyryn vapautumisen. Lasipinta, joka jäähtyy pinnoitteen ansiosta, toimii kondensoitumispintana. Nestemäinen vesi valuu painovoiman vaikutuksesta alaspäin ja kerätään yksinkertaisen putkijärjestelmän avulla. Puhdasta vettä. Valmista käytettäväksi.
Tässä ei ole moottoreita. Ei pumppuja. Ei sähköä. Järjestelmä toimii materiaalien ja lämmön luonnollisen dynamiikan avulla. Ja se muuttaa paljon.
Testattu yhdessä Pohjois-Amerikan kuivimmista paikoista.
Testaakseen idean toimivuuden laboratorion ulkopuolella tiimi asensi järjestelmän viikoksi Death Valleyyn, joka on yksi mantereen kuivimmista alueista.
Olosuhteet olivat kaukana ihanteellisista: alhainen suhteellinen kosteus, äärimmäiset lämpötilat ja voimakas auringon säteily.
Siitä huolimatta laite pystyi tuottamaan 57–161,5 millilitraa juomakelpoista vettä päivässä, jopa kosteustasolla, joka oli lähellä 21 % .
Absoluuttisina lukuina tämä saattaa tuntua vähäiseltä määrältä, mutta tulos on merkittävä: se ylittää monet olemassa olevat passiiviset järjestelmät ja kilpailee jopa joidenkin aktiivisten rakenteiden kanssa, jotka vaativat ulkoisen virtalähteen.
Tärkeää ei ole yksittäinen laite, vaan skaalautuvuus . Useat rinnakkain toimivat, vähän tilaa vievät ja pystysuoraan sijoitetut paneelit voivat kattaa kotitalouden juomaveden perustarpeet.
Materiaalit, joilla on merkitystä (erittäin suuri merkitys)
Yksi suurimmista historiallisista ongelmista hydrogeeleihin perustuvissa ilmakehän veden keräysjärjestelmissä on suolojen aiheuttama saastuminen . Kosteuden imeytymisen lisäämiseksi monissa rakenteissa käytetään suoloja, kuten litiumkloridia, jotka lopulta suodattuvat kerättyyn veteen. Tuloksena on vesi, joka vaatii lisäpuhdistusta.
Tässä tulee esiin tiimin avainratkaisu: glyseriinin lisääminen hydrogeeliin. Tämä yhdiste stabiloi suolan materiaalin sisällä, estää sen kiteytymisen ja vähentää vuotoja merkittävästi. Lisäksi hydrogeelissä ei ole huokosia nanotasolla, mikä rajoittaa suolan vuotoa entisestään.
Tuloksena saadaan vettä, jonka suolapitoisuus on huomattavasti alle juomaveden sallittujen normien , ilman että tarvitaan monimutkaisia suodattimia tai lisäprosesseja. Kyllä, tämä on tekninen yksityiskohta, mutta sillä on valtava käytännön merkitys.
MOF:n ja muiden tunnettujen ratkaisujen lisäksi
Viime vuosina huokoiset metalliorganiset rakenteet (MOK) ovat olleet kohteena lukuisissa tutkimuksissa, jotka koskevat veden keräämistä ilmasta. Ne ovat tehokkaita, mutta niillä on selkeitä rajoituksia: ne eivät laajene, niiden kantokyky on kiinteä ja niiden laajamittainen tuotanto on edelleen kallista.
Tässä kehitetty hydrogeeli on vertaansa vailla. Se turpoaa, supistuu ja mukautuu . Se kuljettaa enemmän vettä, koska se muuttaa fyysisesti muotoaan. Ja se voidaan valmistaa suhteellisen yksinkertaisilla prosesseilla, mikä on erittäin tärkeää, kun puhutaan todellisesta käytöstä eikä vain prototyypeistä.
Suunnittelu, joka on tarkoitettu todellisiin käyttöolosuhteisiin.
Järjestelmää ei ole suunniteltu teknologiseksi uutuudeksi, vaan toimivaksi ratkaisuksi alueille, joilla resurssit ovat rajalliset , joissa aurinkopaneelien asentaminen on jo itsessään haastavaa, joissa huolto on pidettävä minimissä ja joissa jokainen komponentti on tärkeä.
Tiimi itse esittelee tämän lähtökohtana: materiaalien optimointi, geometrian parantaminen, monipaneelisten kokoonpanojen testaaminen ja ominaisuuksien mukauttaminen erilaisiin ilmasto-olosuhteisiin, maltillisista alueista trooppisiin alueisiin, joissa veden tuotanto on vielä suurempaa.
Potentiaali
- Paneelit, jotka on integroitu taloihin kuivilla alueilla.
- Hätäjärjestelmät äärimmäisten kuivuuksien torjumiseksi.
- Ensimmäisen välttämättömyyden tarvikkeet pakolaisleireillä.
- Pullotetun veden kuljetuksen vähentäminen.
- Täydennys paikalliseen vesijohtoinfrastruktuuriin.
Tämä ei ole ihmelääke. Se ei myöskään väitä olevansa sellainen. Mutta se edustaa erilaista lähestymistapaa veden saatavuuden varmistamiseen, joka mahdollistaa kaikkialla läsnä olevan ja toistaiseksi vajaakäytössä olevan resurssin hyödyntämisen. Ilmaa on kaikkialla. Kosteuttakin, vaikka emme aina sitä näekään.
Joskus mielenkiintoisimmat ratkaisut eivät synny suurten infrastruktuurihankkeiden puitteissa, vaan huolellisesti suunniteltujen, hyvin toteutettujen materiaalien ansiosta, jotka sijoitetaan juuri sinne, missä niitä tarvitaan. Ikkuna, joka muuttaa ilman hiljaisesti vedeksi. Ilman ylimääräistä melua. Ilman hälinää. Vain niin, vähitellen.
