محققان چه روش هایی برای استخراج آب از مه و هوا یافته اند

در ماه های اخیر شهر کیپ تاون در آفریقای جنوبی با بحران آب روبرو شده. بحران خشکسالی در مورد کالیفرنیا نیز صادق است و به همین دلیل محققان در پی روش های جدیدی برای استخراج آب هستند.

بنا بر اعلام سازمان جهانی بهداشت تا سال 2025 نیمی از افراد در دنیا در مناطقی زندگی خواهند کرد که دسترسی آسانی به آب ندارند. به این ترتیب محققان بسیاری در تلاش هستند تا روش های جدیدی برای استحصال آب از مه و رطوبت محیط بیابند.

توری های نصب شده در مه؛ ساده ترین روش برای استحصال آب

در سراسر جهان بسیاری از افرادی که در نزدیکی سواحل زندگی می کنند، از مه، آب استخراج می کنند. این روش استحصال آب به سادگی و توسط توری های ظریفی با ابعاد یک متر مربع انجام می شود که در مسیر باد نصب شده اند. هنگامی که مه به توری ها برخورد می کند، ذرات آب در حفره های توری به دام می افتند و به صورت قطرات آب در مخزن آن جمع آوری می شوند. این تجهیزات می توانند حدود 3 لیتر آب در روز جمع آوری کنند.

استفاده از این توری ها مزایایی را به همراه دارد؛ نیازی به تلاش چندانی برای راه اندازی ندارند و می توانند بدون نیاز به نظارت مستمر، به راحتی در مناطق دوردست به کار روند. تنها کافی است آنها را نصب کنید و در انتهای روز آب را از مخزن جمع آوری کنید. با این حال یک مشکل بزرگ دارند و آن بهره وری پایین آنها است.

دلیل این موضوع نیز به اندازه سوراخ های توری باز می گردد. اگر سوراخ ها بیش از اندازه کوچک باشند، آب در پشت آنها مسدود شده و به سختی جمع آوری می شوند و اگر بیش از حد بزرگ باشند، قطرات از آنها رد می شوند.

دستگاه «چنگ مه» چگونه مشکل طراحی توری های استخراج آب را حل می کند؟

برای رفع این مشکل «جاناتان بوریکو» از انستیتو پلی تکنیک ویرجینیا با همکاری طراح صنعتی، «بروک کندی» در پی رفع این مشکل با «چنگ مه» (منظور ساز چنگ) بر آمدند. کندی در بررسی های خود در شمال کالیفرنیا دریافت که درختان سرخ چوب تقریباً یک سوم آب مورد نیاز خود را از مهی که از سمت اقیانوس آرام می آید دریافت می کنند.

او دریافت که برگهای سوزنی این درختان به شکل تور والیبال یا توری در منزل نیستند، بلکه به صورت خطوطی هستند که ایده اولیه تولید دستگاه مورد نظر کندی و بوریکو را ایجاد کردند؛ دستگاهی که از سیم های عمودی بهره می برد.

دستگاه جدید بر خلاف توری ها نیازی به هیچ بخش افقی ندارد. به عبارت دیگر قطرات آب که با سیم های فلزی عمودی برخورد می کنند، به راحتی به سمت پایین هدایت می شوند و به این ترتیب به جای 3 لیتر، به طور روزانه 9 لیتر آب تولید می شود.

در حال حاضر سازندگان این دستگاه به امید آزمایش میدانی و همکاری با تولید کننده ها هستند تا بتوانند دستگاه خود را با هزینه پایین و در تعداد انبوه تولید کنند.

حل مشکل فرار ذرات آب به اطراف با کمک الکترود

یکی از مشکلاتی که روش های گفته شده در بالا از آن رنج می برند، رفتن آب به اطراف است که کارایی آن را پایین می آورد. «ماهر داماک» از مهندسان دانشگاه MIT راه حل این موضوع را در استفاده از الکتریسیته پیدا کرده است.

در این روش شبکه ای توری به کار می رود که تنها چند سانتی متر با مجموعه ای از الکترودهای عمودی فاصله دارد. قطرات آب که به الکترودها برخورد می کنند باردار شده و به سمت توری حرکت می کنند و به این ترتیب از حرکت آنها به اطراف جلوگیری می شود. داماک ادعا کرده که این سیستم کارایی 100 درصدی در مقابل کارایی 1 تا 3 درصدی نمونه های مبتنی بر توری معمول دارد.

چارچوب فلزی ارگانیک، راهکاری برای استخراج آب در محیط های با رطوبت پایین

از سوی دیگر گروهی از محققان دانشگاه برکلی روشی را توسعه داده اند که مبتنی بر خورشید است. به این منظور از ترکیب ویژه ای به نام «چارچوب فلزی ارگانیک» (MOF) استفاده شده که حتی در محیط های خشکی از جمله در مکانی با رطوبت 8 درصد نیز مایعات را به راحتی جذب می کند.

این دستگاه در واقع از دو جعبه تو در تو تشکیل شده. البته متأسفانه بسیار گران قیمت است ولی تیم توسعه دهنده نسخه ارزان قیمت تری از آن را با آلومینیوم (به جای زیرکونیوم) تولید کرده اند. همچنین قرار است مدلی بهره مند از فن توسعه داده شود که هوا را با سرعت بیشتری به دستگاه هدایت کرده و کارایی آن را افزایش دهد.

ایران نیز سال ها است با کاهش بارندگی و خشکسالی دست و پنجه نرم می کند و توسعه روش های کم هزینه و کارآمد می تواند مرهمی بر زخم چندین ساله معضل کم آبی کشور باشد.