Одной из самых больших трудностей в оказании помощи людям, пострадавшим от стихийных бедствий, является транспортировка и обеспечение их необходимыми ресурсами, такими как безопасная питьевая вода. Исследователи из австралийского университета RMIT и пяти китайских институтов разработали простое и умное приспособление, которое может решить эту проблему, извлекая питьевую воду из воздуха.
Изобретение команды использует недавно разработанный композитный материал на основе пористой, легкой бальзовой древесины, сформованный в виде небольших кубиков; они устанавливаются в чашку с куполообразной крышкой, простым механизмом охлаждения и системой активации, работающей от Солнца.
Губчатый материал, известный как WLG-15, также содержит хлорид лития для улучшения поглощения воды и наночастицы оксида железа, которые помогают поверхностному слою губки поглощать солнечный свет и превращать поглощенную воду в пар. Последний также помогает высвобождению воды из материала.
Само устройство довольно простое: когда крышка стакана открыта на воздух, материал WLG-15 поглощает влагу из атмосферы. Когда крышка закрыта под воздействием солнечного света, вода попадает в стакан. Куполообразная крышка инициирует солнечное испарение и облегчает сбор выделяемой воды; охлаждающая пластина, блок радиатора и охлаждающий вентилятор, работающий от солнечной панели, усиливают конденсацию внутри системы.
Более детальный обзор различных частей устройства «воздух-вода» Изображение предоставлено исследователями
Исследователи отметили, что в лабораторных условиях их устройство поглощало около 0,03 жидких унций (2 мл) воды на грамм материала WLG-15 при относительной влажности 90% и высвобождало почти всю воду в течение 10 часов под солнцем. Это не кажется чем-то большим, но если учесть, что блоки очень маленькие и легкие, это может оказаться эффективным в более крупной конфигурации или в массиве устройств для сбора.
Для справки, набор из девяти маленьких кубиков губки, показанных ниже, каждый из которых весит менее грамма, может выпустить 0,5 жидких унций (15 мл) в чашку. Исследователи опубликовали результаты своей работы в журнале Journal of Cleaner Production в марте.
Девять крошечных блоков WLG-15 могут эффективно улавливать и конденсировать 0,5 жидких унций воды в чашке в течение нескольких часов Шу Шу Чжэн / Университет RMIT
По словам команды, этот уровень эффективности выше, чем у большинства других известных методов, таких как сбор тумана и радиационное охлаждение, и дешевле благодаря использованию широкодоступной и недорогой бальзовой древесины. В более крупной установке он потенциально может найти применение в качестве портативной системы сбора воды для оказания экстренной помощи в районах, пострадавших от стихийных бедствий, с солнечной энергией, питающей систему охлаждения.
Доктор Цзюньфэн Хоу из Zhejiang A&F University, который руководил сотрудничеством китайских институтов с RMIT, отметил, что WLG-15 также отлично работал после хранения при минусовых температурах в течение недель и мог использоваться повторно несколько раз без особого снижения эффективности. Таким образом, материал можно было бы даже «использовать в реальных приложениях, таких как сбор воды в отдаленных или засушливых регионах».
Если вы немного читали New Atlas, вы, вероятно, сталкивались с коммерчески доступными атмосферными генераторами воды (AWG) — электронными приборами, которые обещают делать то же самое, с гораздо большей скоростью и объемами. Почему бы просто не развернуть их в местах, пострадавших от стихийных бедствий, и в отдаленных районах, где трудно найти воду?
Aquaria утверждает, что ее система Hydropack может производить до 132 галлонов воды из воздуха в день, но для этого требуется электричество и стоимость более 17 000 долларов США.
Они кажутся идеальным решением для регионов с дефицитом воды, но главная причина в том, что AWG используют значительное количество электроэнергии для конденсации водяного пара из воздуха. Во многих регионах с дефицитом воды нет или ненадежен доступ к электросети, поэтому у вас, скорее всего, возникнут проблемы с питанием этих машин. Существуют варианты на солнечных батареях, но они значительно увеличивают стоимость и сложность уравнения.
Плюс, AWG лучше всего работают в средах с влажностью выше 60%; это может быть не так во многих местах, о которых вы думаете. И, наконец, эти системы могут быть дорогими, как для покупки заранее, так и для обслуживания со специализированной технической экспертизой и индивидуальными деталями. Поэтому, хотя они действительно могут делать то, что обещают, AWG не обязательно являются легко применимым решением для нехватки воды.
Возвращаясь к WLG-15: исследователи использовали ИИ для прогнозирования производительности устройства «воздух-вода» в различных условиях окружающей среды. Подобная технология также может помочь им открыть больше комбинаций материалов для эффективных композитов для улавливания воды. В настоящее время команда изучает способы пилотного производства этого материала с отраслевыми партнерами и испытания его в полевых условиях.
О, и кстати, Королевский королевский технологический институт недавно придумал еще одну инновацию, вдохновленную губкой: сверхпрочный материал, созданный по образцу морских губок, который может найти применение при строительстве более долговечных зданий.
