Nó có vẻ giống như nhận được một cái gì đó cho không có gì, nhưng bạn thực sự có thể nhận được nước uống từ không khí khô nhất của sa mạc.
Ngay cả ở những nơi khô cằn nhất trên trái đất, có một số hơi ẩm trong không khí, và một cách thực tế để giải nén độ ẩm đó có thể là chìa khóa để sống sót ở những vị trí xương khô như vậy. Bây giờ, các nhà nghiên cứu tại MIT đã chứng minh rằng một hệ thống chiết xuất như vậy có thể hoạt động.
Thiết bị mới, dựa trên một khái niệm mà nhóm nghiên cứu đề xuất năm ngoái, hiện đã được thử nghiệm thực địa trong không khí rất khô của Tempe, Arizona, xác nhận tiềm năng của phương pháp mới, mặc dù vẫn còn nhiều công việc để mở rộng quy trình, các nhà nghiên cứu nói.
Theo Evelyn Wang, giáo sư Gail E. Kendall thuộc Khoa Kỹ thuật Cơ khí, công trình mới này đã được công bố trên tạp chí Nature Communications và bao gồm một số cải tiến đáng kể so với khái niệm ban đầu được mô tả trong một bài báo trên tạp chí Science. tác giả cao cấp của cả hai bài báo. MIT postdoc Sameer Rao và cựu sinh viên tốt nghiệp Hyunho Kim là tác giả chính của bài báo mới nhất, cùng với bốn người khác tại MIT và Đại học California tại Berkeley.
Bài báo năm ngoái đã thu hút rất nhiều sự chú ý, Wang nói. “Có rất nhiều lời chỉ trích,” cô nói. Bây giờ, “tất cả các câu hỏi đã được nêu ra từ lần trước được minh chứng rõ ràng trong bài báo này. Chúng tôi đã xác nhận những điểm đó.”
Theo các nhà nghiên cứu, hệ thống này dựa trên các vật liệu có diện tích bề mặt tương đối mới được gọi là khung kim loại hữu cơ (MOFs), có thể chiết xuất nước uống từ không khí sa mạc khô hạn, với độ ẩm tương đối thấp tới 10%. Các phương pháp hiện tại để tách nước từ không khí đòi hỏi mức độ cao hơn nhiều – 100% độ ẩm cho phương pháp thu hoạch sương mù và trên 50% đối với hệ thống làm lạnh thu hoạch sương, cũng đòi hỏi một lượng lớn năng lượng để làm mát. Vì vậy, hệ thống mới có khả năng có thể lấp đầy nhu cầu nước chưa được đáp ứng ngay cả trong các khu vực khô hạn nhất trên thế giới.
Bằng cách chạy một thiết bị thử nghiệm trên một mái nhà tại Đại học bang Arizona ở Tempe, Wang nói, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thực địa ở một nơi đại diện cho những khu vực khô cằn này, và cho thấy chúng ta có thể thu hoạch nước, ngay cả ở các điểm sương. “
Thiết bị thử nghiệm chỉ được hỗ trợ bởi ánh sáng mặt trời, và mặc dù nó là một thiết bị nhỏ, nếu việc tăng sản lượng của nó sẽ tương đương với hơn 1/4 lít nước mỗi ngày cho mỗi kg MOF, các nhà nghiên cứu cho biết. Với sự lựa chọn vật liệu tối ưu, sản lượng có thể cao gấp 3 lần so với phiên bản hiện tại, Kim nói. Không giống như bất kỳ phương pháp hiện có nào để tách nước từ không khí ở độ ẩm rất thấp, “với cách tiếp cận này, bạn thực sự có thể làm điều đó, ngay cả trong những điều kiện khắc nghiệt”, Wang nói.
Hệ thống này không chỉ hoạt động ở độ ẩm thấp hơn so với thu hoạch sương, nhưng các hệ thống này yêu cầu máy bơm và máy nén có thể hao mòn, trong khi “điều này không có bộ phận chuyển động. Nó có thể hoạt động một cách hoàn toàn thụ động độ ẩm thấp nhưng lượng lớn ánh sáng mặt trời. “
Trong khi nhóm nghiên cứu trước đó đã mô tả khả năng chạy hệ thống một cách thụ động, Rao nói, “bây giờ chúng tôi đã chứng minh rằng điều này thực sự là có thể.” Phiên bản hiện tại chỉ có thể hoạt động trong một chu kỳ ngày và đêm với ánh sáng mặt trời, Kim nói, nhưng “hoạt động liên tục cũng có thể bằng cách sử dụng các nguồn nhiệt phong phú như sinh khối và nhiệt thải”.
Bước tiếp theo, Wang nói, là làm việc để mở rộng quy mô hệ thống và thúc đẩy hiệu quả của nó. “Chúng tôi hy vọng sẽ có một hệ thống có thể sản xuất hàng lít nước.” Những hệ thống thử nghiệm ban đầu nhỏ này chỉ được thiết kế để sản xuất vài mililít, để chứng minh khái niệm này hoạt động trong điều kiện thực tế, nhưng cô ấy nói “chúng tôi muốn thấy nước đổ ra!” Ý tưởng sẽ là tạo ra các đơn vị đủ để cung cấp nước cho các hộ gia đình.
Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm nước được sản xuất bởi hệ thống và không tìm thấy dấu vết của tạp chất. Kiểm tra khối phổ cho thấy “không có gì thấm vào nước”, Wang nói. “Nó cho thấy vật liệu thực sự rất ổn định, và chúng ta có thể lấy nước chất lượng cao.”
Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180322103212.htm
