Dostęp do wody pitnej pozostaje jednym z największych wyzwań XXI wieku. Według różnych organizacji ponad 80% światowej populacji żyje w regionach dotkniętych jakimś rodzajem niedoboru wody. Poszukiwanie zrównoważonych rozwiązań, które nie wymagają kosztownej infrastruktury, pobudziło kreatywność naukowców w różnych częściach świata.
W tym kontekście naukowcy z Australii i Chin opracowali urządzenie tak proste, jak skuteczne: drewniany sześcian zdolny do wydobywania wody z powietrza i przekształcania jej w płyn nadający się do spożycia. Jego działanie opiera się na naturalnych procesach parowania i kondensacji, ale zoptymalizowanych dzięki innowacyjnym materiałom i wykorzystaniu energii słonecznej.
Jak działa drewniany sześcian, który „wytwarza” nieograniczoną ilość wody pitnej?
Urządzenie, nazwane window cube, zostało zaprojektowane przez naukowców z Royal Melbourne Institute of Technology i Uniwersytetu Zhejiang.
Prototyp jest wykonany z drewna balsa pozbawionego ligniny, co oznacza, że usunięto z niego sztywny składnik, pozostawiając je puszyste i wysoce porowate. Taka struktura pozwala efektywnie absorbować wilgoć z otoczenia.
Proces ten uzupełnia zastosowanie soli chlorku litu i warstwy farby z nanorurek węglowych. Sól reaguje z cząsteczkami wody zawartymi w powietrzu, maksymalizując absorpcję, podczas gdy czarny tusz pochłania promieniowanie słoneczne i szybko ogrzewa materiał.
W ciągu dnia energia słoneczna powoduje, że zgromadzona woda odparowuje i skrapla się w wiadrze, przekształcając się w wodę płynną gotową do zebrania.
Metoda ta osiąga wydajność 94% w warunkach eksperymentalnych. System nie wymaga zasilania elektrycznego ani konserwacji, co czyni go przenośnym i zrównoważonym rozwiązaniem do generowania nieograniczonej ilości wody pitnej.
Testy wydajności tego drewnianego pojemnika i wyniki eksperymentalne
Testy terenowe przeprowadzone przez naukowców dały obiecujące wyniki. W środowisku o wilgotności względnej 65,9% każdy gram materiału wchłonął około 2,5 mililitra wody w ciągu nocy i uwolnił większość z niej pod wpływem słońca następnego dnia.
Nawet w warunkach niskiej wilgotności (około 30%) kuweta zachowała swoją zdolność do wychwytywania wody.
Urządzenie, które waży mniej niż gram, może być używane pojedynczo lub w połączeniu z innymi, aby zwiększyć wydajność. Dziewięć kostek razem może wygenerować około 15 mililitrów wody w ciągu jednego dnia. Ta modułowość pozwala na skalowanie systemu w zależności od potrzeb: od zastosowań domowych lub rolniczych po działania ratownicze w obszarach dotkniętych katastrofą.
Testy wykazały również, że kostka zachowuje swoją strukturę i funkcjonalność nawet po przechowywaniu w temperaturze -20 °C przez 20 dni, co gwarantuje jej odporność na ekstremalne warunki.
Proste rozwiązanie globalnego problemu wody
Innowacja wyróżnia się prostotą i skalowalnością. Zastosowane materiały (drewno, sól i tusz węglowy) są niedrogie, biodegradowalne i łatwo dostępne. Takie podejście obniża koszty produkcji i ułatwia produkcję na dużą skalę.
Dr Derek Hao, główny badacz z RMIT, wyjaśnił w oficjalnym komunikacie, że projekt wykorzystuje naturalną strukturę drewna do poprawy transportu wody przez jego pory. „Urządzenie pochłania wilgoć, gdy jest otwarte, i uwalnia ją po zamknięciu na słońcu, wytwarzając wodę pitną bez konieczności korzystania z zewnętrznych źródeł” – powiedział.
Z kolei dr Junfeng Hou z Uniwersytetu Zhejiang wskazał, że kostka może znaleźć zastosowanie w sytuacjach kryzysowych, w odizolowanych społecznościach lub regionach, gdzie systemy dystrybucji nie są opłacalne.
Oprócz produkcji nieograniczonej ilości wody pitnej, system może pomóc w regulacji wilgotności powietrza w pomieszczeniach, przyczyniając się do poprawy komfortu i zdrowia.
Możliwe zastosowania tego urządzenia i przyszły rozwój w zakresie wody pitnej
Główną ideą tego projektu jest stworzenie modułowego rozwiązania wykorzystującego energię słoneczną, które będzie działać w dowolnym miejscu na świecie. Naukowcy pracują już nad większymi wersjami urządzenia i jego integracją z systemami opartymi na energii odnawialnej.
Wśród planowanych ulepszeń znajduje się dodanie paneli słonecznych z magazynowaniem ciepła, aby zapewnić ciągłe działanie, nawet w pochmurne dni lub w nocy.
Oceniana jest również możliwość dodania inteligentnych czujników podłączonych za pośrednictwem Internetu rzeczy w celu optymalizacji cykli absorpcji i uwalniania wody.
Połączenie sztucznej inteligencji i naturalnych materiałów otwiera drzwi do nowej generacji technologii, które mogą na nowo zdefiniować zarządzanie najbardziej podstawowym zasobem: wodą. Według zespołu badawczego, ich urządzenie ma potencjał, aby produkować nieograniczoną ilość wody pitnej na obszarach suchych, bez konieczności korzystania z kosztownej infrastruktury i sieci elektrycznej.
Drewniany sześcian zaprojektowany przez naukowców z Australii i Chin stanowi realną alternatywę dla obecnych technologii odsalania lub wychwytywania mgły, które zazwyczaj wymagają dużych inwestycji i ciągłej konserwacji.
Chociaż prototyp ten znajduje się jeszcze w fazie laboratoryjnej, pokazuje on, że możliwe jest uzyskanie nieograniczonej ilości wody pitnej przy użyciu codziennych materiałów i czystej energii. Jego skalowalność i niski koszt sprawiają, że jest to obiecująca opcja w walce z globalnym kryzysem wodnym.
Naukowcy prowadzą rozmowy z partnerami przemysłowymi w celu rozpoczęcia produkcji na skalę pilotażową, a następnie wdrożenia w terenie. Jeśli wyniki zostaną potwierdzone, window cube może oznaczać zmianę w sposobie dostępu do wody.
