Dalam ujian lapangan baru-baru ini, penyelidik MIT ada terbukti bahawa peranti baru mereka memang boleh menarik air dari udara padang pasir.

Peranti baru ini, yang dikuasakan oleh sinar matahari, akan menjadi rahmat kepada kawasan-kawasan yang mempunyai iklim panas yang panas dan kawasan-kawasan yang terkena kemarau di seluruh dunia apabila para penyelidik meningkatkan teknologi mereka.

Kajian ini diterbitkan dalam jurnal Alam Komunikasi.

Peranti baru adalah peningkatan pada peranti konsep yang telah diperkenalkan tahun lepas, yang juga dilindungi oleh TUN.  

"Kemajuan yang telah kami capai dalam demonstrasi demonstrasi konsep tahun lepas adalah ujian prototaip kecil dalam keadaan padang pasir di mana kami percaya sistem penuaian air berasaskan penjerapan paling praktikal," kata Hyunho Kim, bekas pelajar siswazah MIT dan pengarang bersama penyelidikan.

"Di samping itu, kami telah membuat beberapa penambahbaikan reka bentuk yang membolehkan operasi di meningkatkan kecekapan," katanya.

"Dengan reka bentuk dan pengoptimuman yang teliti, kami membangunkan peranti yang sesuai untuk operasi dalam keadaan yang gersang dan di bawah titik embun negatif di mana teknologi bersaing / komersil yang matang seperti kitaran mendiap berasaskan penyejukan tidak dapat dilaksanakan."

Peranti ini

Menggunakan peranti baru bahan-bahan permukaan yang agak tinggi baru dipanggil rangka kerja logam-organik (MOF) kepada menyerap molekul air dari udara, yang berubah menjadi wap pada siang hari ketika cahaya matahari memanaskannya. Apabila wap melarikan diri dari MOF, ia disalurkan ke dalam kapal akrilik bersebelahan di mana sebuah kondensor mengumpul titisan air dan mengarahkan mereka ke pemungut.

Kajian ini

Pasukan penyelidik menguji peranti baru di atas bumbung di Arizona State University di Tempe, yang mewakili kawasan yang gersang di mana peranti itu dimaksudkan untuk berfungsi, dan membuktikan bahawa ia sebenarnya dapat menuai air di bawah keadaan dunia sebenar.

Menurut para penyelidik, peranti baru boleh mengeluarkan air yang boleh diminum walaupun pada kelembapan relatif serendah 10, jadi ia akan berfungsi walaupun di udara padang pasir yang sangat kering.

Keupayaan peranti untuk bekerja pada tahap kelembapan yang rendah adalah luar biasa, kerana kaedah semasa yang lain memerlukan kelembapan tahap yang lebih tinggi untuk mengeluarkan air dari udara. Sebagai contoh, kaedah penuaian kabut memerlukan kelembapan peratus 100 sementara sistem berasaskan penyejukan embun menghendaki kelembapan peratus 50. Di samping itu, ia sangat bergantung kepada tenaga untuk penyejukan, dan dikendalikan oleh pam dan pemampat, yang boleh rosak.  

Sebaliknya, peranti baru MIT boleh berjalan semata-mata pada cahaya matahari supaya dapat digunakan di mana-mana selagi terdapat banyak cahaya matahari. Peranti ini juga berfungsi secara pasif supaya tidak ada bahagian yang patah untuk bersaing.

Para penyelidik juga menjalankan ujian spektrometer massa air yang dihasilkan oleh peranti ini, yang tidak menunjukkan kekotoran.

"[T] tidak ada apa-apa dari MOF yang menyeret ke dalam air," Evelyn Wang, Gail E. Kendall Professor di Jabatan Kejuruteraan Mekanikal di MIT dan pengarang kanan kedua-dua kertas itu, dalam satu kenyataan.

"Ia menunjukkan bahawa bahan itu sangat stabil, dan kita boleh mendapatkan air berkualiti tinggi."

Potensi

Dalam ujian lapangan mereka, para penyelidik menggunakan alat bukti-konsep yang kecil, yang terhad kepada kitaran malam dan hari tunggal dengan cahaya matahari. Tetapi operasi berterusan boleh dilakukan dengan menggunakan sumber haba gred rendah yang lain seperti biomas dan haba buangan, menurut Sameer Rao, pengarang postdoc MIT dan pengarah bersama kajian ini.

"Operasi kitaran menuai air berasaskan adsorben didorong oleh tenaga terma," kata Rao.

"Jadi ya, pengeluaran air boleh didorong oleh haba buangan atau biomas dan tidak terhad kepada tenaga terma solar."

Para penyelidik juga percaya bahawa jika peranti bukti-konsep telah diperkembangkan, ia akan menghasilkan lebih daripada seperempat liter air setiap hari bagi setiap kilogram MOF. Output boleh meningkat tiga kali ganda dengan menggunakan bahan yang lebih optimum, kata Kim dalam satu kenyataan.

Langkah seterusnya adalah untuk mengoptimumkan sistem dan meningkatkan kecekapannya, kata Wang dalam satu kenyataan.

"Kami berharap dapat mempunyai sistem yang dapat menghasilkan liter air," katanya.

Walaupun peranti bukti-konsep direka untuk menghasilkan hanya beberapa milimeter air, untuk membuktikan bahawa ia berfungsi di dunia nyata, dia menjelaskan bahawa matlamat mereka adalah "untuk melihat air yang mencurahkan!"

"Kami sedang berusaha untuk membangunkan prototaip besar-besaran, yang dapat mengekalkan keperluan air minum keluarga di kawasan yang jauh dan gersang," kata Wang.

"Disana ada tentunya soalan-soalan menarik yang kita sedang berusaha untuk menjawab dan membolehkan kecekapan operasi yang lebih tinggi dan pada masa yang sama menunjukkan skalabiliti pendekatan kami. "

Apabila ia semakin meningkat, teknologi itu akan menjadi sumber penting di kawasan-kawasan yang gersang yang menderita kelangkaan air, seperti Southern California.

Di sesetengah negara, di mana ia boleh mengambil wanita dan wanita beberapa jam sehari hanya untuk mengambil air untuk keperluan isi rumah, teknologi ini akan membebaskan masa mereka sehingga perempuan boleh pergi ke sekolah dan wanita boleh menghabiskan masa yang berkualiti dengan keluarga mereka atau menyokong keluarga mereka dengan cara yang lebih bermakna.

"Sungguh menggembirakan kami sebagai saintis dan jurutera untuk mengusahakan teknologi sedemikian dan membuat perkembangan yang membolehkan kami lebih dekat dengan merealisasikan peranti bersaiz penuh dan menangani kekurangan air tempatan," kata Kim dan Rao.