Zespół badaczy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) stworzył pasywny system pozyskiwania wody z powietrza, który może działać w każdych warunkach klimatycznych – nawet tam, gdzie wilgotność spada do minimalnych wartości. Jego sercem jest panel hydrożelowy, uformowany w kształt przypominający folię bąbelkową. W każdej z tych “bąbelków” zachodzą procesy pochłaniania i oddawania pary wodnej, które w efekcie prowadzą do kondensacji i zbierania wody pitnej.
Czytaj też: Woda ma wciąż przed nami wiele tajemnic. Naukowcy właśnie znaleźli sposób na ich rozwiązanie
Urządzenie nie wymaga żadnego zewnętrznego źródła energii ani filtrów. W dzień, pod wpływem ciepła, pochłonięta nocą wilgoć odparowuje z panelu i skrapla się na chłodzonej warstwie szklanej, by następnie spłynąć do zbiornika. Wszystko dzieje się wyłącznie dzięki właściwościom fizycznym materiałów i konstrukcji.
Woda bez chemii i zanieczyszczeń
Inżynierowie z MIT wykorzystali hydrożel o specjalnej mikrostrukturze, pozbawionej porów, które umożliwiałyby przenikanie soli do zebranej wody – problem typowy dla innych tego typu rozwiązań. Co więcej, dodano do niego glicerynę, która stabilizuje obecne w materiale sole, zapobiegając ich krystalizacji i wypłukiwaniu. Dzięki temu zebrana woda jest bezpieczna do picia i nie przekracza norm zawartości soli uznanych przez WHO za niebezpieczne dla zdrowia – bez konieczności stosowania dodatkowych filtrów.
Czytaj też: Spanie pod parasolem i woda na ścianach. Oto życie w Hongkongu przy 100 proc. wilgotności
Jak podkreślają twórcy, ich projekt znacząco różni się od wcześniejszych prób pozyskiwania wody z powietrza. Tam, gdzie inne rozwiązania zawodziły z powodu wycieków chemikaliów lub zbyt wysokiego zużycia energii, konstrukcja MIT pozostaje czysta, pasywna i niezależna.
Aby sprawdzić skuteczność urządzenia, badacze przeprowadzili testy w jednym z najbardziej suchych miejsc na Ziemi – w kalifornijskiej Dolinie Śmierci. Jesienią 2023 roku, przez siedem kolejnych dni, ich panel wielkości okna produkował od 57 do 161,5 ml wody dziennie, w zależności od zmiennych poziomów wilgotności (od 21 do 88 procent). Choć to ilość niewielka, naukowcy podkreślają, że wynik ten przewyższał wiele innych konstrukcji – nawet tych aktywnie zasilanych energią elektryczną.
Panel nie tylko działał w ekstremalnym środowisku, ale był też bardziej wydajny od konkurencyjnych technologii w tych samych warunkach. To pokazuje jego potencjał w realnym zastosowaniu, a nie tylko w warunkach laboratoryjnych.
Twórcy urządzenia przyznają, że pojedynczy panel nie zaspokoi pełnych potrzeb wodnych człowieka. Ale właśnie dlatego zaprojektowano go w formacie łatwym do skalowania. Panele mogą być montowane pionowo – w ramach okiennych, na ścianach budynków, w formie szeregów w instalacjach terenowych. Przy odpowiednio dużej liczbie takich urządzeń możliwe będzie zapewnienie codziennego dostępu do wody pitnej dla gospodarstwa domowego – bez podłączenia do sieci wodociągowej, prądu czy dostępu do źródeł naturalnych.
Naukowcy pracują już nad kolejną generacją materiałów, które jeszcze lepiej będą pochłaniać parę wodną i zwiększą dzienną wydajność panelu. Mają też nadzieję na przetestowanie swoich urządzeń w innych lokalizacjach dotkniętych skrajnymi suszami.
Urządzenie MIT nie jest pierwszą próbą pozyskiwania wody z atmosfery. Na świecie rozwija się wiele technologii: od zasilanych bateriami zbieraczy pary, przez konstrukcje z miedzianymi płetwami, po systemy wykorzystujące drewno balsa lub membrany MOF. Ale to właśnie prostota i efektywność panelu z hydrożelu sprawiają, że może być jednym z najbardziej obiecujących rozwiązań na przyszłość.
Z uwagi na zmieniający się klimat i rosnące deficyty wody w wielu regionach świata, tego rodzaju pasywne, nisko kosztowe i łatwe do wdrożenia systemy mogą wkrótce stać się nie tylko ratunkiem dla osób mieszkających w suchych rejonach, ale też elementem budowania odporności infrastrukturalnej całych społeczności.