ابداع شگفت‌انگیز دانشمندان MIT: برداشت سریع آب از هوای خشک با امواج فراصوت

محققان دانشگاه MIT دستگاهی ساخته‌اند که می‌تواند یکی از بزرگ‌ترین مشکلات بشر، یعنی دسترسی به آب آشامیدنی در مناطق خشک را حل کند. این ابداع جدید برخلاف سیستم‌های قدیمی که برای جمع‌آوری آب از رطوبت هوا به ساعت‌ها زمان و نور خورشید نیاز داشتند، با استفاده از امواج فراصوت این کار را تنها در عرض چند دقیقه انجام می‌دهد.

سیستم‌های متداول برداشت آب از جو (AWH) از موادی اسفنج‌مانند به نام جاذب استفاده می‌کنند که رطوبت هوا را می‌گیرند. اما مشکل اینجاست که برای جداکردن آب از این اسفنج، معمولاً باید آن را ساعت‌ها زیر نور خورشید گرم کرد تا آب تبخیر و سپس میعان شود.

اکنون محققان MIT راهکار بهتری پیدا کرده‌اند. آنها یک صفحه سرامیکی پیزوالکتریک را طراحی کرده‌اند که وقتی ولتاژ به آن اعمال می‌شود، با فرکانس‌های بالا (فراصوت) می‌لرزد. این لرزش باعث می‌شود پیوندهای ضعیف بین مولکول‌های آب و ماده جاذب شکسته شود و قطرات آب از داخل اسفنج بیرون بریزند.

برداشت آب از هوا با کمک امواج فراصوت

نمونه اولیه اولتراسونیک محققان MIT نسبت به روش‌های تبخیری سنتی، ۴۵ برابر کارآمدتر عمل می‌کند. دلیل این برتری دو چیز است: به جای اینکه ساعت‌ها منتظر تابش خورشید بمانید، دستگاه در چند دقیقه اسفنج را خشک می‌کند. همچنین برخلاف گرما که انرژی زیادی مصرف می‌کند تا کل آب را بجوشاند، فراصوت فقط انرژی لازم برای جداکردن فیزیکی آب را مصرف می‌کند.

یکی از مزایای اصلی این دستگاه این است که در بیایان‌های خشک هم کار می‌کند. در بسیاری از مناطق کم‌آب جهان (مثل بیابان‌ها) رطوبت نسبی پایین است و سیستم‌های فعلی در آنجا کارایی ندارند. اما دستگاه MIT می‌تواند حتی در شرایط خشک نیز رطوبت را جذب و استخراج کند.

محققان پیشنهاد می‌کنند که این دستگاه با یک پنل خورشیدی کوچک و سنسور هوشمند ترکیب شود. سنسور تشخیص می‌دهد چه زمانی جاذب اشباع شده و سپس با فعال‌کردن لرزشگیر آب را تخلیه می‌کند. این چرخه می‌تواند بارها در طول روز تکرار شود و حجم آب تولیدی را افزایش دهد.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Nature Communications منتشر شده است.