Вода из воздуха: новое устройство MIT может спасти от жажды даже в пустыне

Инженеры из Массачусетского технологического института (MIT) разработали уникальное устройство, способное добывать чистую питьевую воду прямо из воздуха, и для этого ему не нужно электричество! Изобретение предназначено для регионов, где ощущается острая нехватка воды, а традиционные источники, такие как реки и озера, недоступны или ненадежны. Сегодня более 2,2 миллиарда человек в мире не имеют доступа к безопасной питьевой воде. Только в одних Соединенных Штатах 46 миллионов человек сталкиваются с проблемой нехватки воды, либо из-за отсутствия водопровода, либо из-за плохого качества воды.

Окно для сбора воды из атмосферы (AWHW)

Новое устройство, получившее название "Окно для сбора воды из атмосферы" (Atmospheric Water Harvesting Window, AWHW), использует гидрогелевую панель, внешне напоминающую черную пупырчатую пленку. Эти куполообразные "пузырьки" поглощают водяной пар из воздуха, особенно ночью, когда влажность повышается. Днем солнечный свет нагревает панель, и собранный пар испаряется. Затем пар конденсируется на стеклянной поверхности и стекает по трубке, превращаясь в питьевую воду.

Автономная работа и испытания

AWHW не нуждается в источниках питания, таких как батареи или солнечные панели. Оно работает полностью автономно, используя только природные процессы. Команда разработчиков протестировала панель размером в один квадратный метр в Долине Смерти, штат Калифорния – одном из самых засушливых мест в Северной Америке. Результаты показали, что устройство способно собирать от 57 до 161,5 миллилитров воды в день даже при влажности воздуха всего 21%. Это значительно больше, чем удавалось достичь другим аналогичным устройствам.

"Мы создали устройство метрового размера, которое, как мы надеемся, сможем развернуть в регионах с ограниченными ресурсами, где даже солнечные батареи не всегда доступны, – говорит профессор MIT Сюаньхэ Чжао. – Это проверка возможности масштабирования технологии сбора воды. Теперь люди могут создавать устройства еще большего размера или объединять их в параллельные панели, чтобы обеспечить питьевой водой население и добиться реального эффекта".

Безопасность воды и гидрогелевые купола

Еще одна важная особенность разработки – обеспечение безопасности собранной воды. Обычно в подобных гидрогелях используются соли, такие как хлорид лития, для более эффективного поглощения водяного пара. Однако это может привести к попаданию соли в воду, что нежелательно. Чтобы решить эту проблему, команда MIT добавила в состав гидрогеля глицерин – вещество, которое удерживает соль внутри геля. В ходе испытаний концентрация ионов лития в собранной воде оставалась ниже 0,06 ppm (частей на миллион), что значительно ниже безопасного предела.

Куполообразная форма гидрогелевых элементов также увеличивает площадь поверхности материала, позволяя ему собирать больше водяного пара. Внешняя стеклянная панель покрыта специальной полимерной пленкой, которая способствует охлаждению стекла, облегчая конденсацию пара.

Планы по оптимизации и устойчивое развитие

"Это всего лишь демонстрационная модель, и мы можем многое оптимизировать, – говорит ведущий автор исследования Чанг Лю, ныне профессор Национального университета Сингапура. – Например, мы могли бы создать многопанельную конструкцию. И мы работаем над следующим поколением материала, чтобы еще больше улучшить его свойства".

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Water, говорится, что AWHW может прослужить не менее года и демонстрирует перспективность в обеспечении безопасной и экологически чистой водой в регионах с суровым климатом. Исследователи полагают, что массив вертикальных панелей однажды сможет обеспечивать водой отдельные домохозяйства, особенно в отдаленных или автономных районах.

MIT News, Nature

Эта статья была создана с использованием AI и отредактирована редактором.

Мнение редакции MSReview: Данное изобретение представляет собой значительный шаг вперед в области технологий сбора воды. Возможность получения питьевой воды из воздуха без использования электроэнергии имеет огромный потенциал для решения проблемы нехватки воды в засушливых регионах. Дальнейшие исследования и оптимизация конструкции позволят сделать это устройство доступным и эффективным для широкого круга потребителей.