Νερό από τον Αέρα: Εφεύρεση του MIT παράγει πόσιμο νερό με υπερήχους, ακόμα και σε ξηρές περιοχές
Μηχανικοί του MIT σχεδίασαν ένα σύστημα υπερήχων για να “τινάξουν” νερό από έναν συλλέκτη ατμοσφαιρικού νερού. Ο σχεδιασμός (δύο πρωτότυπα φαίνονται στη φωτογραφία) μπορεί να ανακτήσει το συλλεγόμενο νερό σε λεπτά αντί για ώρες.
Ερευνητές στο MIT ανέπτυξαν μια συσκευή που συλλέγει υγρασία από τον αέρα και τη μετατρέπει σε πόσιμο νερό μέσα σε λίγα λεπτά. Η ομάδα ελπίζει ότι η τεχνολογία θα μπορούσε τελικά να χρησιμοποιηθεί για να παρέχει καθαρό νερό σε κοινότητες όπου οι φυσικές πηγές είναι σπάνιες.
Τα συστήματα συλλογής ατμοσφαιρικού νερού (AWH) λειτουργούν αντλώντας υγρασία από τον αέρα και συμπυκνώνοντάς την σε υγρό νερό. Αυτό συνήθως περιλαμβάνει την ψύξη του υγρού αέρα ή τη χρήση υλικών που μοιάζουν με σφουγγάρια, τα οποία ονομάζονται “απορροφητικά” και απορροφούν υδρατμούς, οι οποίοι στη συνέχεια απελευθερώνονται και συμπυκνώνονται σε σταγονίδια.
Η πρόκληση είναι ότι οι συσκευές AWH συνήθως βασίζονται στον ήλιο για να εξατμίσουν το νερό από το απορροφητικό υλικό, κάτι που μπορεί να διαρκέσει αρκετές ώρες ή ακόμα και ημέρες. Αυτό περιορίζει τη χρησιμότητά τους σε ξηρά περιβάλλοντα με έλλειψη πόρων, συμπεριλαμβανομένων περιοχών όπου δεν υπάρχει θαλασσινό νερό για αφαλάτωση.
Η νέα συσκευή του MIT, ωστόσο, χρησιμοποιεί υπερηχητικά κύματα (υπέρηχους) για να απελευθερώσει την υγρασία από το απορροφητικό υλικό. Η απελευθερωμένη υγρασία στη συνέχεια στραγγίζει μέσω μικρών ακροφυσίων στη βάση της συσκευής, όπου μπορεί να συλλεχθεί και να χρησιμοποιηθεί.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, το πρωτότυπο υπερήχων τους είναι 45 φορές πιο αποτελεσματικό στην εξαγωγή του συλλεγόμενου νερού σε σύγκριση με την εξάτμιση μόνο. Περιέγραψαν λεπτομερώς τα ευρήματά τους σε μια εργασία που δημοσιεύθηκε στις 18 Νοεμβρίου στο περιοδικό Nature Communications.
“Οι άνθρωποι αναζητούν τρόπους συλλογής νερού από την ατμόσφαιρα, κάτι που θα μπορούσε να είναι μια μεγάλη πηγή νερού, ιδιαίτερα για τις ερημικές περιοχές και μέρη όπου δεν υπάρχει ούτε θαλασσινό νερό για αφαλάτωση”, δήλωσε σε μια δήλωση η συν-συγγραφέας της μελέτης Σβετλάνα Μπορίσκινα, κύρια ερευνήτρια στο MIT. “Τώρα έχουμε έναν τρόπο να ανακτήσουμε νερό γρήγορα και αποτελεσματικά.”
Πόσιμο νερό – από μέρες σε λεπτά
Η προσέγγιση του MIT χρησιμοποιεί υπέρηχους – ηχητικά κύματα που ταξιδεύουν σε συχνότητες πάνω από 20 kilohertz, πέρα από το εύρος της ανθρώπινης ακοής – για να απελευθερώσουν την υγρασία από το απορροφητικό υλικό.
Η καρδιά της συσκευής AWH είναι ένας επίπεδος κεραμικός δακτύλιος που δονείται όταν εφαρμόζεται τάση. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι παλμοί υψηλής συχνότητας ήταν ιδανικοί για τη διάσπαση των αδύναμων δεσμών μεταξύ του απορροφούμενου νερού και της επιφάνειας του υλικού.
“Είναι σαν το νερό να χορεύει με τα κύματα, και αυτή η στοχευμένη διαταραχή δημιουργεί ορμή που απελευθερώνει τα μόρια του νερού, και μπορούμε να τα δούμε να τινάζονται σε σταγονίδια”, δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και μεταπτυχιακός φοιτητής του MIT, Ικρά Ιφτέχαρ Σούβο, στη δήλωση.
Οι ερευνητές δοκίμασαν τη συσκευή τοποθετώντας δείγματα απορροφητικού υλικού μεγέθους κέρματος σε έναν θάλαμο υγρασίας ρυθμισμένο σε διαφορετικά επίπεδα. Όταν τα δείγματα ήταν κορεσμένα, τοποθετήθηκαν στον ενεργοποιητή υπερήχων και δονήθηκαν σε υψηλή συχνότητα. Σε κάθε περίπτωση, η συσκευή “τίναξε” τα δείγματα στεγνά σε λίγα λεπτά.
Μια πιθανή πρόκληση είναι ότι η νέα συσκευή χρειάζεται πηγή ενέργειας, σε αντίθεση με τα συστήματα AWH που χρησιμοποιούν μόνο το ηλιακό φως. Οι ερευνητές προτείνουν ότι η συσκευή τους θα μπορούσε να συνδυαστεί με ένα μικρό ηλιακό στοιχείο που λειτουργεί επίσης ως αισθητήρας για να ανιχνεύσει πότε το απορροφητικό υλικό είναι γεμάτο. Αυτό θα μπορούσε να ενεργοποιήσει έναν κύκλο απελευθέρωσης που θα επέτρεπε στο σύστημα να συλλέγει και να απελευθερώνει νερό πολλές φορές την ημέρα.
Η ομάδα οραματίζεται μια συμπαγή οικιακή εγκατάσταση που συνδυάζει ένα ταχέως απορροφητικό υλικό με έναν ενεργοποιητή υπερήχων, καθένα περίπου στο μέγεθος ενός παραθύρου, που δονείται για να απελευθερώσει το παγιδευμένο νερό.
“Η ομορφιά αυτής της συσκευής είναι ότι είναι εντελώς συμπληρωματική και μπορεί να προστεθεί σε σχεδόν οποιοδήποτε απορροφητικό υλικό”, δήλωσε η Μπορίσκινα. “Το θέμα είναι πόσο νερό μπορείτε να εξαγάγετε την ημέρα. Με τους υπέρηχους, μπορούμε να ανακτήσουμε νερό γρήγορα και να επαναλάβουμε τον κύκλο ξανά και ξανά. Αυτό μπορεί να προσθέσει πολλά την ημέρα.”