Istraživači sa Univerziteta Kalifornija u Berkliju dizajnirali su ručni uređaj dokazan u ekstremnim vremenskim uslovima koji može izvući i pretvoriti molekule vode iz vazduha u vodu za piće koristeći samo ambijentalnu sunčevu svetlost kao izvor energije, pokazuje studija objavljena u Nature Vater.
Ovaj kombajn atmosferske vode koristio je ultra-porozni materijal poznat kao metalno-organski okvir (MOF) da bi više puta izvukao vodu na najtoplijem i najsuvljem mestu u Severnoj Americi, Nacionalnom parku Doline smrti. Ovi testovi su pokazali da uređaj može da obezbedi čistu vodu bilo gde, rešavajući hitan problem, jer klimatske promene pogoršavaju uslove suše.
„Skoro jedna trećina svetske populacije živi u regionima sa velikim problemom vode. UN projektuju 2050. godine da će skoro 5 milijardi ljudi na našoj planeti iskusiti neku vrstu vodenog stresa tokom značajnog dela godine“, rekao je Omar Jagi. , profesor hemije sa Berklija koji je izmislio MOF i vodi ovu studiju. „Ovo je prilično relevantno za iskorištavanje novog izvora vode.“
Druge vrste materijala kao što su hidrogelovi, zeoliti ili soli ne mogu raditi u uslovima niske vlažnosti, na energetski efikasan način i sa velikim kapacitetom odjednom. Kombajni sa MOF pogonom mogu, što ih čini izuzetno moćnim alatom za rešavanje problema nestašice vode u vezi sa bilo čim, od vode za piće do poljoprivrede. Ova tehnologija se takođe može koristiti za obezbeđivanje čiste vode u regionima gde je voda u izobilju, ali nije čista.
Studija ilustruje jedan način na koji bi posebno dizajnirani MOF mogli pomoći društvu da se bori i prilagodi klimatskim promjenama. Stručnjaci sa Fakulteta za računarstvo, nauku o podacima i Bakarskog instituta za digitalne materijale za planetu (BIDMaP) koriste nauku o podacima i mašinsko učenje kako bi ubrzali i povećali dizajn ovih molekula, materijala i uređaja.
„Ono što radimo u BIDMaP-u je kreiranje onoga što ja zovem ‘ciklus digitalnih inovacija’ da povežemo molekul, materijal i način na koji je materijal konfigurisan i uklapa se u uređaj, uključujući stvarni dizajn uređaja, njegovu efikasnost i performanse“, rekao je Iaghi, ko-direktor i glavni naučnik BIDMaP-a. „Sve ovo je povezano i svaki deo mora biti optimizovan da bi se postigao najveći učinak.“
Autori studije, „MOF kombajn za vodu proizvodi vodu iz pustinjskog vazduha Doline smrti na ambijentalnoj sunčevoj svetlosti“, su Vučul Song, Zhiling Dženg, Ali Alavadhi i Jagi. Oni su povezani sa Berklijevim odeljenjem za hemiju, Kavli Energi NanoScience institutom i BIDMaP-om.
Istraživači sa Berklija testirali su uređaj u Berkliju, Kalifornija, i Nacionalnom parku Dolina smrti u Kaliforniji. MOF-ov pogon vadio je vodu više puta na obe lokacije, uprkos uslovima izuzetno niske vlažnosti i širokih dnevnih temperatura u Dolini smrti.
Takođe je izuzetno efikasan u sakupljanju vode, oslobađajući kao vodu za piće 85 do 90 procenata vode koju zahvata kao atmosfersku paru. Sakupio je do 285 grama vode po kilogramu metalno-organskog okvira u jednom danu, što je ekvivalent šolji vode. MOF može nastaviti da radi mnogo ciklusa tokom mnogo godina bez dopunjavanja ili modifikacije. Na kraju svog životnog veka, MOF se može rastaviti i ponovo sastaviti u vodi sa nultim pražnjenjem i na održiv način.
Tim stručnjaka koji je razvio MOF i uređaj bio je uzbuđen o tome šta to znači za životnu sredinu. Jedna od karakteristika koja ga razlikuje od drugih tehnologija za proizvodnju čiste vode je da se u potpunosti napaja sunčevom svetlošću i ne zahteva dodatne izvore energije za rad. To znači da njegovo korišćenje ne proizvodi nikakve emisije koje zagrevaju planetu.
Takođe je manji od prethodnog kombajna na MOF pogon i može stati u ručnu torbu. Uprkos promeni veličine, uređaj je još energetski efikasniji. Proizveo je 200 grama čiste vode po kvadratnom metru vodene pare, što je više od tri puta više od stope produktivnosti vode u ranijoj iteraciji Jagijevog tima kombajna na MOF pogon.
Verovatno će doći do daljeg razvoja efikasnosti, veličine i razmera za ovaj rani prototip. Jagi je rekao da bi jednog dana mogao da vidi široko rasprostranjeno usvajanje kućnih kombajna za vodu sa MOF pogonom i kolektora za vodu u zajednici, uz pomoć nauke o podacima i mašinskog učenja. Oni mogu biti u kuhinjama ili čak pored klima-uređaja za snabdevanje domova čistom vodom za kuvanje i čišćenje. Neke kompanije već rade na tome, rekao je on.
„To pojedincima daje nezavisnost od vode“, rekao je Jagi.
