Inovace v získávání vody z atmosféry díky ultrazvukovým technologiím
Globální oteplování snižuje množství vody na Zemi a zvyšuje vlhkost vzduchu. Domácí odvlhčovače shromažďují vodu, která však není pitná. Inženýři ze Massachusettského technologického institutu (MIT) vyvinuli inovativní zařízení zvané „vodní shaker“, které využívá vibrační keramický kruh k rychlému získávání čisté pitné vody z vlhkého vzduchu.
Dokonce i v pouštním prostředí existuje určitý stupeň vlhkosti, kterou lze pomocí vhodných materiálů absorbovat a převést na čistou pitnou vodu. V posledních letech vědci vyvinuli řadu slibných materiálů, které jsou schopny sbírat vodu z atmosféry.
Tradiční metody však obvykle vyžadují zahřívání a jsou časově náročné. Například konvenční systémy na výrobu vody mohou trvat desítky minut až hodiny. Inženýři z MIT však vyvinuli novou, efektivnější metodu, která používá ultrazvukové vibrace k uvolnění pitné vody.
Princip ultrazvukového získávání vody
Výzkumný tým použil materiál v podobě ultrazvukového akčního členu, který se skládá z plochého keramického kruhu, jež při vibraci absorbuje elektrickou energii. Tým zjistil, že tato vibrace může oslabit slabou vazbu mezi vodními molekulami a adsorbentem. Když jsou ultrazvukové vlny aplikovány na keramický kruh, vodní molekuly se uvolní a vytvářejí kapky, které umožňují rychlou produkci pitné vody během několika minut.
Na vnějším okraji keramického kruhu se nachází druhý kruh s mnoha malými otvory, které vedou kapky vody do sběrné nádoby umístěné v horní a dolní části zařízení. Když je adsorbent umístěn nad kruhem, ultrazvukové vlny procházejí přes adsorbent a nutí vodu protékat dolů do malých otvorů, kde se nakonec shromažďuje a stává se dostupnou pro okamžité použití.
Efektivita ultrazvukového zařízení
V experimentu tým používal adsorbenty velikosti mince, které umístili do boxů o různých úrovních vlhkosti, aby mohly absorbovat vodu. Jakmile byly adsorbenty nasyceny, byly umístěny na ultrazvukový akční článek. Po aktivaci zařízení se voda uvolnila v podobě kapek, čímž se vyprodukovala čistá pitná voda. Po testování byly adsorbenty opět suché, což umožňuje opakovat celý proces.
Efektivita této ultrazvukové metody je 45krát vyšší než u metod zahřívání, což znamená, že adsorbent může během dne několikrát absorbovat a uvolňovat vodu. I když zařízení vyžaduje elektrickou energii, tým výzkumníků uvedl, že spotřeba energie je velmi nízká, takže malé solární panely mohou napájet keramický kruh. Navrhli také, že solární panel může monitorovat vlhkost v adsorbentu a automaticky spustit cyklus, když je adsorbent nasycen vodou, což umožňuje kontinuální výrobu pitné vody během dne.
Budoucnost získávání vody z atmosféry
Výzkumný tým očekává, že v budoucnu by se domácí verze tohoto zařízení mohla vyvinout do velikosti okna. Panel adsorbentu by mohl absorbovat vlhkost a přetvářet ji na pitnou vodu. Jakmile bude tato technologie realizována, může pomoci komunitám, které nemají přístup k rybníkům, řekám nebo mořím a čelí tak problému s dostupností pitné vody. Jak uvedl autor studie: „Lidé neustále hledají způsoby, jak sbírat vodu z atmosféry, což může být významný zdroj vody pro pouštní oblasti a oblasti, kde není možné destilovat mořskou vodu.“ Tento výzkum byl publikován v časopise Nature Communications.
