Sonce, zrak, voda

Znanstveniki in znanstvenice iz univerze MIT so v sodelovanju s kolegi iz Kalifornijske Univerze razvili prototip naprave za pridobivanje pitne vode iz zraka s pomočjo sončne energije. Zgradbo in delovanje izuma so opisali v reviji Science.

Moderne naprave za pridobivanje čiste pitne vode iz zraka ljudje po vsem svetu uporabljajo že desetletja. Njihovo delovanje je zelo podobno razvlažilnikom zraka, le da je v njih zbrana voda tudi pitna. Večina za svoje delovanje izkorišča enega izmed dveh različnih fizikalnih načel. Prva skupina naprav temelji na dejstvu, da lahko topel zrak vsebuje več vodne pare kot hladen. Ko temperatura zraka pade pod določeno temperaturo, imenovano temperatura rosišča, se iz zraka začnejo izločati vodne kapljice. Tako na primer nastane megla. Druga skupina naprav za pridobivanje vode pa za svoje delovanje uporablja različne materiale, ki so vodno paro sposobni nase vezati. Primer takšnega materiala je tako imenovani silikagel, ki ga najdete v paketkih, dodanih novim oblačilom in elektronskim napravam.

Prototip, opisan v reviji Science, uporablja kombinacijo obeh pojavov. Zgrajen je iz treh delov: sončnega kolektorja na vrhu, celice s kovinsko organsko mrežo na sredi in kondenzorja spodaj. Glavni del predstavlja en kilogram težka kovinsko organska mreža, sestavljena iz atomov cirkonija in adipinske kisline, ki deluje kot spužva za vpijanje vode (video).

V praksi se naprava uporablja tako, da se celica s kristalno mrežo ponoči odpre, da lahko skoznjo teče zrak. Voda iz zraka se nato veže na mrežo. Podnevi se celica zapre. Sončni kolektor, na katerega posije sonce, mrežo segreje, zaradi česar ta sprosti nase vezano vodo. Ta v obliki vodne pare potuje do kondenzorja, kjer se zaradi temperaturnih razlik in relativno visoke vlažnosti znotraj celice utekočini. Na ta način se v enem dnevu zbere 2,8 litra vode.

Nov prototip ima v primerjavi s podobnimi napravami več prednosti. Deluje tudi pri nizkih relativnih vlažnostih, natančneje do 20 odstotne, in porabi zelo malo energije, zaradi česar ne potrebuje dodatnega napajanja. Glavna ovira za njegovo uporabo v praksi je cena uporabljenih materialov. Cirkonij, ki sestavlja kovinsko organsko mrežo, stane okoli 150 dolarjev na kilogram. Ameriški raziskovalci že iščejo cenejše materiale, s katerimi bi ga lahko zamenjali.

Opisani prototip predstavlja pomemben korak naprej pri zagotavljanju pitne vode za ljudi, ki živijo na sušnih območjih. Vedno večja potreba po pitni vodi na eni strani in vedno manjša dostopnost na drugi bosta zagotovili, da bodo naprave za pridobivanje pitne vode iz zraka v prihodnje igrale vedno večjo vlogo.

Na koncu vas vabimo še, da se jutri, 19. aprila, udeležite Shoda za znanost, na katerem se bodo sodelujoči zavzeli za izboljšanje razmer v raziskovalni dejavnosti. Shod se bo začel ob 14.30 na ploščadi pred Moderno galerijo v Ljubljani.

Prispevek je pripravil vajenec Črt.