Tam, gdzie nie ma źródeł słodkiej wody, można odsalać wodę morską. Jest to jednak kosztowne, wymaga specjalnych instalacji i sporych nakładów energii. W głębi lądu pozostaje tylko para wodna zawarta w powietrzu. Gdy temperatura spadnie poniżej pewnej wartości (zwanej punktem rosy), para ulega kondensacji i powstają krople wody.

Atmosferycznej wilgoci jest dużo nawet w pustynnych warunkach. Niestety, zbieranie jej z powietrza możliwe jest tylko nocą, gdy temperatura odpowiednio spadnie, czyli w praktyce raz na dobę. To mało wydajny sposób.

W gorący dzień także można by parę wodną z powietrza zbierać. Jednak powierzchnię, na której ma zebrać się woda, trzeba by nieustannie schładzać. A to wymaga zużycia energii.

Chłodzenie bez zasilania pozwala uzyskać wodę z powietrza

Inżynierom z Politechniki Federalnej w Zurychu (ETH) udało się to osiągnąć w inny sposób. Opracowana przez nich powłoka jednocześnie odbija promieniowanie słoneczne (więc się nie nagrzewa) i oddaje ciepło w takim zakresie podczerwieni, którego nie zatrzymuje powietrze. Innymi słowy, wypromieniowuje ciepło prosto w kosmos.

W ten sposób udało się osiągnąć temperaturę nawet o 15 stopni niższą, niż temperatura otoczenia. A to sprawia, że para wodna może się skraplać nawet w gorący dzień.

Testy nowego urządzenia wykazały, że może ono dawać nawet dwa razy więcej wody, niż inne podobne sposoby (wykorzystujące chłodzenie pasywne, czyli bez dostarczania energii). Pilotażowy system zbierał nieco ponad 50 mililitrów wody na godzinę (w przeliczeniu na metr kwadratowy powierzchni), co jest bliskie teoretycznej granicy 60 mililitrów.

I choć z pozoru to niewiele, w ciągu doby pozwoliłoby zebrać ponad litr (a dokładnie 1200 ml) wody na metrze kwadratowym. A urządzenie dziesięć razy większe – rzecz jasna, dziesięć litrów.

Urządzenie ma jeszcze jedną zaletę. Druga strona szyby, którą pokryto chłodzącą powłoką, pokryta została z kolei powłoką superhydrofobową, czyli silnie odpychającą wodę. Nie trzeba więc z niej wody zbierać (co wymagałoby energii), ponieważ krople same spadają do pojemnika.

– W porównaniu do innych urządzeń, nasze działa bez zasilania, co jest jego kluczową zaletą – mówi Iwan Hächler, doktorant termodynamiki na ETH.

Problemy z brakiem wody będą dotykać połowę mieszkańców świata

Póki mamy wodę w kranie, specjalnie się nią nie przejmujemy. Ale tego luksusu nie ma wielu ludzi na świecie. Już teraz 3,6 mld ludzi na świecie ma trudności z dostępem do wody pitnej przynajmniej przez miesiąc w roku. W połowie stulecia będzie to już 5 mld, czyli połowa ówczesnej liczby ludzi na Ziemi.

Celem projektu było opracowanie technologii, którą można stosować będzie właśnie tam, gdzie wody brakuje. Zwykle są to też kraje mniej zamożne, więc budowa instalacji odsalających wodę lub nawet wodociągów dostarczających wodę z odległych zbiorników jest poza ich zasięgiem.

Zbieranie wody z powietrza bez konieczności żadnego zasilania jest doskonałym rozwiązaniem. Badacze dodają też, że produkcja takich urządzeń jest stosunkowo prosta, a system można powiększać, dokładając kolejne moduły. W ten sposób można będzie budować większe instalacje dostarczające cenną wodę.

Źródło: Science Advances.