Создано устройство, добывающее воду из воздуха даже в пустыне
Дефицит пресной воды — важнейшая экологическая проблема. Объемы воды сокращаются из-за климатических изменений и возросших энергетических потребностей человечества. Некоторые страны используют невозобновляемые источники воды, поэтому вопрос поиска дополнительных источников с каждым годом становится все более актуальным.
Новая американская разработка основана на металлоорганических каркасных структурах (metal-organic frameworks, MOF) — соединениях, состоящих из ионов металлов или кластеров, соединенных органическими лигандами. Некоторые MOF обладают пористым строением и способны удерживать жидкости или газы. Над созданием MOF для устройства работала группа ученых под руководством химика Омара Яги, который в конце 1990-х получил первые в мире металлоорганические каркасные структуры. В 2014-м его команда в Калифорнийском университете в Беркли разработала новый материал такого типа на основе циркония и адипиновой кислоты, способный поглощать водяной пар.
Структура MOF.
Яги обратился к специалистам из Массачусетского технологического института и предложил использовать новый материал для создания водосборной системы. Чтобы изготовить прототип, им потребовалось около килограмма кристаллов металлоорганической каркасной структуры. Материал поместили между поглотителем солнечной энергии и конденсатором. Молекулы водяного пара из окружающего воздуха задерживались пористым MOF и собирались в небольшие группы. Солнечный свет нагревал материал, и молекулы воды начинали двигаться к конденсатору, поскольку его температура была ниже. Там пар конденсировался, и капли воды собирались в резервуар.
Схема работы устройства.
За 12 часов прототип получил 2,8 литра воды при относительной влажности воздуха от 20 до 30 процентов. Это крайне низкий показатель влажности воздуха, даже в пустыне Сахара относительная влажность составляет в среднем от 30 до 50 процентов. Омар Яги говорит, что существуют виды MOF, способные впитывать в два раза больше воды, поэтому работа над прототипом продолжится.
