Hãy tưởng tượng tương lai, trong đó mọi nhà đều có thiết bị hút nước mà gia đình cần trong không khí, ngay cả trong điều kiện thời tiết khô hoặc sa mạc, chỉ sử dụng sức mạnh của mặt trời.
Máy lấy nước từ năng lượng mặt trời, được báo cáo trên tạp chí Science , được xây dựng tại Viện Công nghệ Massachusetts sử dụng vật liệu đặc biệt – một khung kim loại hữu cơ
Đây là máy thu hoạch nước được xây dựng tại MIT với Bộ Tài chính từ UC Berkeley. Chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời, máy có thể tích trữ nước từ không khí có độ ẩm thấp trong khoảng thời gian 12 giờ. Ảnh: MIT Ảnh từ phòng thí nghiệm của Evelyn Wang
Omar Yaghi, một trong hai tác giả cấp cao của bài báo, cho biết: “Đây là một bước đột phá lớn trong việc thách thức lâu dài trong việc lấy nước từ không khí ở độ ẩm thấp”, giám đốc James và Neeltje Tretter tại UC Berkeley và là một nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley cho biết. “Không có cách nào khác để làm điều đó ngay bây giờ, ngoại trừ việc sử dụng thêm năng lượng. Máy hút ẩm bằng điện ở nhà ‘tạo ra’ nước rất đắt ‘.
Nguyên mẫu, trong điều kiện có độ ẩm 20-30%, có thể kéo 2,8 lít nước từ không khí trong khoảng thời gian 12 giờ. Các bài kiểm tra trên sân thượng tại MIT đã xác nhận rằng thiết bị này hoạt động trong điều kiện thực tế.
Yaghi, giám đốc sáng lập của Berkeley Global Science, cho biết: “Một tầm nhìn cho tương lai là có mạng lưới thoát nước, nơi bạn có một thiết bị ở nhà chạy bằng năng lượng mặt trời xung quanh để cung cấp nước đáp ứng nhu cầu của một hộ gia đình. Viện, đồng giám đốc của Viện Khoa học Năng lượng Kavli và liên minh nghiên cứu California của BASF. “Đối với tôi, điều đó sẽ có thể thực hiện được vì thử nghiệm này, tôi gọi nó là nước cá nhân”.
Yaghi đã phát minh ra các khuôn kim loại hữu cơ cách đây hơn 20 năm, kết hợp các kim loại như magiê hoặc nhôm với các phân tử hữu cơ để tạo ra các cấu trúc vững chắc, lý tưởng cho việc chứa khí và chất lỏng. Kể từ đó, hơn 2000 Bộ máy khác nhau đã được các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới tạo ra. Một số chứa các hóa chất như hydrogen hoặc methane: công ty hóa chất BASF đang thử nghiệm một trong các MOF của Yaghi trong các loại xe tải sử dụng nhiên liệu tự nhiên, vì các thùng chứa đầy của MOF chứa ba lần khí mê-tan có thể bơm dưới áp suất vào một bể chứa trống.
Các Bộ máy khác có thể thu được CO2 từ khí thải, xúc tác hóa chất hấp phụ hoặc các hóa dầu trong các nhà máy chế biến.
Vào năm 2014, Yaghi và nhóm nghiên cứu UC Berkeley của ông đã tổng hợp một MOF – một sự kết hợp của kim loại zirconium và axit adipic – nó liên kết hơi nước và ông đề nghị Evelyn Wang, một kỹ sư cơ khí của MIT, liên kết các lực lượng để biến Bộ Tài chính vào hệ thống thu gom nước.
Hệ thống Wang và các sinh viên của cô được thiết kế gồm hơn hai kilômét các tinh thể MOF có kích cỡ bụi nén giữa một tấm hấp thụ ánh sáng mặt trời và một tấm ngưng tụ, đặt bên trong một buồng mở ra cho không khí. Khi không khí xung quanh khuếch tán qua MOF xốp, các phân tử nước gắn liền với các bề mặt bên trong. Các nghiên cứu nhiễu xạ tia X đã chỉ ra rằng các phân tử hơi nước thường tụ tập thành các nhóm 8 thành khối.
Ánh sáng mặt trời lọt qua cửa sổ làm nóng bộ máy và đẩy nước bị tràn vào đầu ngưng, ở nhiệt độ không khí bên ngoài. Hơi ngưng tụ như nước lỏng và nhỏ giọt vào một bộ thu.
Wang cho biết: “Công trình này mang lại một cách mới để thu hoạch nước từ không khí mà không đòi hỏi điều kiện độ ẩm cao và tiết kiệm năng lượng hơn nhiều so với các công nghệ hiện có khác.
Bằng chứng của khái niệm máy thu hoạch cho thấy nhiều chỗ để cải tiến, Yaghi nói. Bộ máy hiện nay chỉ có thể hấp thụ 20% trọng lượng trong nước, nhưng các vật liệu khác của Bộ máy có thể hấp thụ 40% hoặc hơn. Chất liệu cũng có thể được tinh chỉnh để có hiệu quả hơn ở mức độ độ ẩm cao hơn hoặc thấp hơn.
“Chúng tôi đã đặt cả hai nền tảng lý thuyết và thực nghiệm để chúng tôi có thể sàng lọc các MOF khác, hàng ngàn nguồn có thể được thực hiện, để tìm ra các vật liệu tốt hơn”, ông nói. . “Có rất nhiều tiềm năng để nhân rộng lượng nước đang thu hoạch, và đây chỉ là vấn đề kỹ thuật hơn nữa”.
Yaghi và nhóm của ông đang làm việc để cải thiện MOF của họ, trong khi Wang tiếp tục cải tiến hệ thống thu hoạch để sản xuất thêm nước.
“Để có nước luôn chạy, bạn có thể thiết kế một hệ thống hấp thụ độ ẩm vào ban đêm và phát triển nó trong suốt ngày”, ông nói. “Hoặc thiết kế bộ thu năng lượng mặt trời để cho tốc độ này nhanh hơn rất nhiều, khi có thêm không khí vào. Chúng tôi muốn chứng minh rằng nếu bạn bị cắt ở đâu đó trên sa mạc, bạn có thể sống sót nhờ thiết bị này. một chai Coke có thể chứa nước mỗi ngày, đó là cái mà người ta có thể thu thập trong vòng chưa đầy một giờ đồng hồ với hệ thống này “.
