Budeme čerpat vodu ze vzduchu?
Mezi strategickými komoditami, o které začíná být na Zemi nouze, je pitná voda. Vědci se proto intenzivně zabývají hledáním způsobů, jak ji získat, a jedním z nadějných rezervoárů může být zdroj, který máme vlastně přímo na dosah - vzduch kolem nás.
Na řešení jak dostat vodu ze vzduchu pracují i výzkumníci z Massachusetts Institute of Technology (MIT). Jejich revolučního systému extrakce vody využívá zařízení označované jako kovově-organický rám (metal-organic framework - MOF) s vysokou povrchovou plochou. Ten umožňuje zachytit i malé množství vody ve formě páry, která následně použije zdrojové teplo (např. sluneční) k oddělení molekul par z kovově organické struktury. Po kondenzaci je výsledkem pitná voda.
Solární studánka z MIT
Praktické výsledky svého výzkumu a funkčnost tohoto principu vědci již potvrdili a nyní zkoušejí technologii i v podmínkách prostředí se suchým vzduchem (systém byl instalován na střeše univerzity v arizonském Tempe), aby prokázali účinnost zařízení. A výsledky jsou prý velmi nadějné.
„Pokrok, kterého jsme dosáhli během demonstrace důkazu o funkčnosti koncepce při testování prototypu malého rozsahu v pouštních podmínkách, nasvědčuje, že systémy na sklizeň vody založené na absorpci jsou nejpraktičtější. Navíc jsme provedli několik vylepšení, která umožňují provoz s výrazně vyšší efektivitou. Díky pečlivému návrhu a optimalizaci jsme vyvinuli zařízení, které je vhodné pro práci v suchých podmínkách a za negativních rosných bodů, kdy jsou konkurenční komerčně zralé technologie, jako jsou cykly založené na chlazení, nemožné," říká doktorand Sameer Rao, pracující na projektu. Zatímco současné metody získávání vody ze vzduchu vyžadují mnohem vyšší hladiny vlhkosti (100% vlhkost pro metody sběru mlhy a více než 50% pro systémy sběru mlhy založené na chlazení, které také vyžadují pro chlazení velké množství energie), řešení založené na nových materiálech s vysokou povrchovou plochou (MOF) dokáže extrahovat pitnou vodu i z nejsuššího pouštního vzduchu s relativní vlhkostí až 10 %, konstatují výzkumníci. Zkušební zařízení bylo napájeno výhradně slunečním zářením a navíc nemá žádné pohyblivé části, které se mohou opotřebovávat, jako čerpadla a kompresory, takže může být provozováno zcela pasivně na místech s nízkou vlhkostí, ale velkým množstvím slunečního světla. Ačkoli pro testovací účely je používán jen malý prototyp, vědci se domnívají, že větší verze extrakčního systému by mohla produkovat i v suchých oblastech více než čtvrt litru vody na 1 kg MOF za den.
Osobní vodárna fungující na nanovláknech
Výzkumníci z University v Akronu, které vede profesor katedry strojního inženýrství Shing-Chung Wong, pracují na vývoji speciální látky z nanovláken, kterou lze použít k získání vody i v nejsušších oblastech světa. V současnosti používaná zařízení označovaná jako „sběrače mlhy“ jsou v závislosti na použitém materiálu schopná zachytit 2 až 10 % vzdušné vlhkosti. Na National Meeting and Exposition of the American Chemical Society představili vědci z Akronu koncept získávání vody ze vzduchu pomocí moderní technologie, využívající speciální tkaniny z nanovláken, která dokáže vytěžit vodu ze vzduchu i v sušších oblastech. Základem je membrána vyrobená pomocí elektrostatického zvlákňování. Nanovlákna ve tkanině obalují mikroskopické částečky expandovaného grafitu, což umožňuje získat vysoký poměr povrchové plochy vůči celkovému objemu konstrukce. To poskytuje velkou plochu pro kondenzování vodních mikrokapiček. Poté, co je materiál stlačen nebo zahříván, voda z něj vytéká, jako když vyždímáme nasáklou houbu. Podle výzkumníků by bylo možné tímto způsobem během jednoho dne získat až 180 l vody na každý čtvereční metr materiálu. Technologie má jen minimální energetické nároky a může dokonce fungovat i zcela pasivně bez energie, ale s použitím chladicího prvku vykazuje mnohem vyšší účinnost na velmi suchých místech. Jednou z možných praktických aplikací by tak mohl být např. batoh, jehož vnitřní dutá část by byla využita ke shromažďování vody v suchých oblastech. Nanofiltry sbírají vodu a zároveň ji čistí, takže voda je zbavena nečistot a okamžitě pitná.
/joe/
348
