5 دسامبر 2023 -توسط موسسه فیزیک آمریکا-نمودار شماتیک چرخه برداشت آب اتمسفر در روز. اعتبار: وانگ روژو
در حال حاضر بیش از 2.2 میلیارد نفر در کشورهایی زندگی می کنند که دچار تنش آبی هستند و سازمان ملل تخمین می زند که سالانه 3.5 میلیون نفر بر اثر بیماری های مرتبط با آب جان خود را از دست می دهند. از آنجایی که مناطقی که بیشترین نیاز به آب آشامیدنی بهبود یافته را دارند نیز در برخی از آفتابی‌ترین مکان‌های جهان واقع شده‌اند، علاقه زیادی به استفاده از نور خورشید برای کمک به دستیابی به آب تمیز وجود دارد.
محققان دانشگاه شانگهای جیائو تونگ در چین یک فناوری نویدبخش جدید جمع آوری آب اتمسفر با انرژی خورشیدی ایجاد کردند که می تواند به تامین آب آشامیدنی کافی برای مردم برای زنده ماندن در آن مناطق سخت و خشک کمک کند. آنها مقاله خود را با عنوان “برداشت هوا و آب در روز بر اساس ژل های متخلخل فوق رطوبت سنجی با جذب و دفع همزمان” در Applied Physics Reviews منتشر کردند.
Ruzhu Wang، نویسنده این کتاب می‌گوید: «این فناوری جمع‌آوری آب جوی را می‌توان برای افزایش نیازهای روزانه تامین آب، مانند آب آشامیدنی خانگی، آب صنعتی، و آب برای بهداشت شخصی مورد استفاده قرار داد.
از لحاظ تاریخی، محققان در هنگام تزریق نمک به هیدروژل ها با چالش هایی مواجه بوده اند، زیرا محتوای نمک بالاتر ظرفیت تورم هیدروژل را به دلیل اثر نمک زدایی کاهش می دهد. این امر منجر به نشت نمک و کاهش ظرفیت جذب آب شد.
وانگ می گوید: «ما تحت تأثیر قرار گرفتیم که حتی زمانی که تا 5 گرم نمک به 1 گرم پلیمر تزریق شد، ژل به دست آمده خاصیت تورم و به دام انداختن نمک خوبی داشت.
محققان با استفاده از مشتقات گیاهی و نمک‌های مرطوب‌کننده، ژل فوق‌العاده‌ی رطوبت‌سنجی را سنتز کردند که توانایی جذب و حفظ مقدار بی‌نظیر آب را داشت. یک کیلوگرم ژل خشک می تواند 1.18 کیلوگرم آب در محیط های اتمسفر خشک و تا 6.4 کیلوگرم در محیط های اتمسفر مرطوب جذب کند. تهیه این ژل رطوبت سنجی ساده و ارزان بود و در نتیجه برای تهیه در مقیاس بزرگ مناسب است.
علاوه بر این، این تیم یک نمونه اولیه با محفظه های دفع و تراکم را که به صورت موازی پیکربندی شده بودند، اتخاذ کردند. آنها از یک توربوفن در محفظه تراکم استفاده کردند تا بازیابی آب دفع شده را به بیش از 90 درصد افزایش دهند.
در یک نمایش نمونه اولیه در فضای باز، تیم دریافتند که آب جذب شده را حتی در صبح یا بعد از ظهر که خورشید ضعیف است آزاد می کند. این سیستم همچنین می تواند به جذب و دفع همزمان در طول روز دست یابد.
این تیم برای دستیابی به جذب و دفع همزمان با استفاده از انرژی های تجدیدپذیر برای به حداکثر رساندن بازده روزانه آب در واحد جرم جاذب کار خواهد کرد تا عملکرد سیستم را برای کاربردهای عملی در تولید آب بهینه کند.
علاوه بر تولید روزانه آب، مواد جاذب که آب اتمسفر را برداشت می‌کنند نیز می‌توانند نقش مهمی در کاربردهای آتی مانند رطوبت‌زدایی، آبیاری کشاورزی و مدیریت حرارتی برای دستگاه‌های الکترونیکی داشته باشند.
