Egy új generációs készülék a sivatagban is képes ivóvizet előállítani csupán a Nap fényének segítségével

Tavaly októberben a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem csapata elindult az arizonai sivatagba, hogy teszteljék a legújabb találmányuk prototí...

Tavaly októberben a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem csapata elindult az arizonai sivatagba, hogy teszteljék a legújabb találmányuk prototípusát, amely napfény segítségével vonja ki a levegőből a vizet.

A nagyobb méretű, új generációs készülék sikeres tesztelése azt mutatta, amit a csapat előre jelzett már 2017-ben, hogy a vízgyűjtő rendkívül alacsony páratartalom mellett is képes ivóvizet előállítani alacsony költséggel minden nap/éjszaka ciklusban, így ideális a világ száraz, vízben hiányos területein élők számára. (1)

"Semmi hasonló nem létezik," - mondta Omar Yaghi, aki feltalálta a vízgyűjtő technológiát. "Környezeti hőmérsékleten működik környezeti napsugárzás mellett, és további energiabevitel nélkül gyűjthet vizet a sivatagban. Ez a laboratóriumi és sivatagi kísérlet tette lehetővé számunkra, hogy a vízgyűjtés érdekes jelenségét tudománnyá alakítsuk."

A Scottsdale-i kísérlet, ahol a relatív páratartalom az esti 40 százalékról napközben 8 százalékra csökken kimutatta, hogy a vízgyűjtő gépet egyszerűen fel kell méretezni, hozzá kell adni a vízabszorbert, egy nagyon porózus fémes-szerves MOF-nak nevezett anyagot. A kutatók arra számítanak, hogy a drága cirkóniumból készült jelenlegi MOF (MOF-801) segítségével végső soron körülbelül 200 milliliter vizet nyerhetnek kilogrammonként.

Yaghi azonban arról is beszámolt, hogy egy új MOF-303 nevű alumíniumból álló anyagot hoztak létre, ami legalább 150-szer olcsóbb és kétszer annyi vizet képes megkötni a laboratóriumi vizsgálatok során. Ez lehetővé teszi az új generációs vízgyűjtők számára, hogy naponta több mint 400 ml vizet állítsanak elő egy kilogramm MOF segítségével.

"Nagy érdeklődés mutatkozott a forgalomba hozatalával kapcsolatban, és számos induló vállalkozás van már, amelyek kereskedelmi vízgyűjtő eszközök kifejlesztésén dolgoznak," - mondta Yaghi. "Az alumínium MOF praktikussá teszi a vízgyűjtést, mert olcsó."

Szuperabszorbens MOF-ok

Yaghi úttörő szerepet tölt be a fémes-szerves anyagok létrehozásában, amelyek olyan sok belső csatornával és lyukkal rendelkező szilárd anyagok, hogy egy kockacukor méretű MOF akkora belső felülettel rendelkezik, mint hat futballpálya. Ez a felület könnyedén elnyeli a gázokat vagy folyadékokat, de ugyanolyan fontos, hogy gyorsan fel is szabadítja őket fűtött állapotban. A MOF-ok különböző típusai már tesztelés alatt állnak, melyek célja, hogy több gázt tároljanak a hidrogénüzemű járművek tartályában, vagy, hogy elnyelhessék a szén-dioxidot a füstgázból és tárolhassák a metánt.

Néhány évvel ezelőtt Yaghi létrehozta a MOF-801-et, amely könnyen elnyeli és felszabadítja a vizet, és tavaly kis mennyiségeket tesztelt egy egyszerű vízgyűjtő géppel, hogy lássa, ki tudja-e vonni a vizet a környező levegőből egyik napról a másikra, miközben a Nap hőjét használja. A MIT-nél megépített készülék esetében kevesebb, mint 2 gramm MOF-ot használtak fel, ami bizonyította, hogy a koncepció működőképes.

A vízgyűjtő lényegében egy doboz egy másik dobozban. A belső dobozban egy 0,2 négyzetméter MOF ágy található, amely nyitott a levegőre, hogy elnyelje a nedvességet. Ezt egy nagyobb műanyag dobozba helyezik, melynek átlátszó a teteje és az oldala. A tetejét éjjel nyitva hagyják, hogy a levegő bejusson, és érintkezésbe kerüljön a MOF-al, de a nap folyamán bezárják, így a doboz felmelegedhet, mint egy üvegház, hogy visszanyerjék a vizet a MOF-ból. A felszabaduló víz a külső doboz belsejében kondenzálódik és az alján gyűlik össze.

"A legfontosabb eredmény az, hogy alacsony páratartalom mellett is működik, mert a világ száraz területein ilyen körülmények vannak," - mondta Yaghi. Ilyen feltételek mellett a készülék a vizet még fagypont alatti harmatponton is képes összegyűjteni.

Yaghi lelkesen várja a következő terepvizsgálatot, melynek során az alumínium alapú MOF tesztelését tervezik a Halálvögyben nyár végén, ahol a napi hőmérséklet elérheti a 43 Celsius fokot és éjszaka 20 fok körül marad, amikor a páratartalom nagyjából 25 százalék. (2)

(1) - http://advances.sciencemag.org/content/4/6/eaat3198
(2) - http://news.berkeley.edu/2018/06/08/in-desert-trials-next