در زمانی که با چالش گرم شدن زمین و کمبود آب و خشکسالی مواجه هستیم و ممکن است مجبور شویم از آب شور دریاها استفاده کنیم؛ اما آب کافی و تمیز وتازه در جای مناسب برای همگان وجود ندارد؛ بعضی مناطق از اقیانوس ها و دریاها دور هستند و امکان تبدیل آب شور به آب شیرین وجود ندارد. سازمان فائو وابسته به سازمان ملل متحد بیان می‌کند، که تا سال ۲۰۲۵،۹/۱میلیارد نفر در کشورها و یا مناطق با کمبود آب مطلق زندگی می‌کنند، و دو سوم از جمعیت جهان تحت شرایط تنش خواهند بود.
زمانی که بیشتر تحقیقات روی نمک زدایی آب متمرکز شده‌است ،گروهی از محققان روی امکان تحقق یک راه حل دیگر فکر می‌کنند. دستگاهی که آب تازه و تمیز را از هوا جدا می‌کند یا به نوعی بیرون می‌کشد. این دستگاه میتواند حتی در مکان هایی خشک و رطوبت زیر ۲۰ درصد نیز عملکرد مناسبی از خود نشان بدهد؛ تنها چیزی که نیاز دارد، نور خورشید است!
ممکن است که این خبر بیش از حد غیر قابل باور باشد، اما اکنون این پژوهش کاملا قابل اطمینان است. دستگاه solar-powered harvester توسط تیمی از MITو دانشگاه کالیفرنیا برکلی طراحی شده که در ساخت آن از ماده ای استفاده شده که به (metal organic framework (MOF معروف است.
برای روشن شدن باید اضافه کنیم که این دستگاه در فاز تولید نمونه اولیه قرار دارد و فقط در شرایط بسته و محدود آزمایش شده‌است؛ اما نتیجه این آزمایش خاص در ژورنال ساینس منتشر شده است.
عمر یاقی ، یکی از محققان این طرح :
این یک پیشرفت غیر منتظره برای چالش دیرینه تولید آب از رطوبت کم هواست.
راه دیگری برای این کار وجود ندارد؛ به جز استفاده از دستگاه‌هایی که مقدار زیادی انرژی الکتریکی صرف می‌کنند، که اصلا مقرون به صرفه نیست! شاید فکر کنید که این تکنولوژی چندان جدید نیست؛ اما موضوع اصلی افزایش کارآمدی این مدل سیستم هاست.
بیش از ۷۰٪ سطح کره زمین را آب پوشانده است (نزدیک به ۳۶۰ میلیون از ۵۱۰ میلیون کیلومتر مربع) با وجود این حجم عظیم آب تنها ۳ درصد از آب‌های کره زمین شیرین و قابل شرب است؛ اما طبق بررسی ها وجود ۱۳۰۰۰تریلیون لیتر آب در هوای اطراف ما در کل جهان تخمین زده می‌شود.
تا اینجا نمونه اولیه این دستگاه در شرایط ۲۰ تا ۳۰ درصد رطوبت آزمایش شده و طی این آزمایش ۲٫۸ لیتر (۳ پیمانه ) آب در مدت ۱۲ساعت بوسیله ۱ کیلوگرم از این ماده ((MOF یعنی ۲٫۲ پوند بدست‌آمد. نتیجه این تست در MITبسیار موفقیت آمیز بود و این آزمایش تایید کرد که، این دستگاه در محیط بیرون نیز قابل استفاده است.محققان می‌گویند که این دستگاه در آینده میتواند، پاسخگوی نیاز آب مصرفی روزانه یک خانواده باشد.
به نقل از یاقی:
“یکی از چشم انداز های آینده وجود امکان کنترل آب خارج از شبکه است. سیستمی که وابسته به نیروی خورشید بوده و امکان آب رسانی به سایر قسمت ها از داخل خانه برای برآورده کردن نیازهای روزمره فراهم شود.
اقای یاقی روی ساخت اولین MOF ها ۲۰ سال کارکرد. برخلاف صفحه‌های فلزی معمولی ، MOFها سازه هایی اند که در آن فلز هایی مانند منیزیم یا آلومینیوم با مولکول های آلی در آرایشی خاص ترکیب می‌شوند؛ که ساختار متخلخل مستحکم آنها ایده آل برای ذخیره مایع ها و گازهاست!
بعد از این ، بیشتر از ۲۰,۰۰۰ نوع MOF متفاوت توسط محققان در سراسر جهان ساخته شده‌است؛که پیش از این دستگاه از آنها برای گیر انداختن CO2 و ذخیره سازی کارآمد مواد شیمیایی مانند هیدروژن یا متان استفاده می شده‌است.
MOF ایی که در Solar powered harvester استفاده شده، ترکیبی است که در ۲۰۱۴ ساخته شده و حاوی فلز زیکرونیم و اسید چرب است که بخار آب هوا را گیر می‌اندازد.
تیم MIT کریستالی بسیار کوچک از MOF برداشتند و بین جاذب نیروی خورشید و منقبض کننده صفحه ای فشرده کردند؛ سپس آن را در یک محفظه که در معرض هوای بیرون قرار گرفته بود قراردادند.
میتوانید دستگاه مورد نظر را در زیر ببینید:
هنگامی که هوای اطراف در کریستال MOF پخش می‌شود ، مولکول های آب به دیواره داخلی می‌چسبند. بررسی انکسار پرتوایکس این سیستم نشان می‌دهد، که مولکول ها غالبا آرایش های هشت تایی دارند و به شکل مکعب کنار هم قرار می‌گیرند.
نور خورشید MOFرا گرم می‌کند و آب را به سمت منقبض کننده حرکت می‌دهد که؛ دمایی برابر دمای هوای بیرون دارد. این گاز منقبض شده و به مایع تبدیل می‌شود و قطره قطره در یک محفظه جمع می‌شود تا به آب تمیز نوشیدنی تبدیل شود.
رییس تیم MIT ، اولین ونگ:
این کار راهی جدید برای جداکردن آب از هوا را در اختیار ما قرار می‌دهد و حتی در شرایطی که رطوبت هوا کم است، جوابگوی ما خواهد بود؛ همچنین نسبت به سیستم های تکنولوژی تبدیل هوا به آب عملکرد بهتری دارد.
با اینکه این دستگاه عالی به نظر می‌آید اما محققان در حال تلاش برای افزایش کارآمدی آن هستند. اکنون MOF میتواند فقط با ۲۰ درصد وزن خود آب جذب کند، اما نوع دیگری از MOFها میتوانند بالای ۴۰ درصد آب جذب کنند. این ماده همچنین میتواند با تغییراتی جزئی در سطح رطوبت به طور چشمگیری کارآمدتر باشد.
یاقی همچنین میگوید: ما یک دستگاه انفعالی که فقط آب را جمع می‌کند، نساخته ایم ؛ ما حالا پایه های تجربی و تئوری را در این طرح پیاده کردیم تا بتوانیم بقیه mof هارا زیر نظر بگیریم، هزاران mof که میتواند حتی منجر به یافت متریال های بهتر شود. بوسیله این مواد می‌توانیم مقدار آب بیشتری نیز از هوا جذب کنیم اما مشکلات فنی مهندسی مانع از این کار می‌شود.
او اضافه کرد : برای آنکه به صورت شبانه روزی آب داشته باشیم؛ باید سیستمی طراحی کنیم که در طول شب آب را از رطوبت هوا جذب کند و در روز در اختیار ما قرار دهد.
یا میتوان سیستمی طراحی کرد، که فرایند جذب آب را با سرعت بیشتری انجام دهد و همچنین نسبت به سیستم قبلی هوای بیشتر به داخل کشیده شود؛ در نتیجه باز هم آب بیشتری در مدت زمان مشابه تولید کند. ما می‌خواهیم ثابت کنیم که اگر شما در بیابان دورافتاده ای بدون آب گیر افتادید میتوانید با این دستگاه زنده بمانید!
سازمان ملل متحد اعلام کرده هر انسان روزانه دست کم به ۵۰ لیتر آب نیاز دارد تا بتواند بنوشد، غذا درست کند و نیازهای بهداشتی خود را مرتفع کند. که میتوان با این سیستم این مقدار را در کمتر از یک ساعت بدست رد. این مقاله در ژورنال ساینس منتشر شده است.
در سال ۲۰۲۵ حدود ۲۵ درصد مردم جهان از جمله ایران با کمبود فیزیکی آب مواجه هستند. به‌طور متوسط در هر شبانه‌روز هر ایرانی ۱۹۷ تا ۲۰۰ لیتر آب مصرف می‌کند. مصرف سرانه آب در بخش خانگی در ایران به‌طور متوسط ۱۵۷ لیتر در روز است .در نتیجه به نظر می‌رسد این دستگاه بتواند مشکلات کم آبی کشور ما را کمی حل کند.
