دسترسی به آب آشامیدنی سالم برای بیش از ۲٫۲ میلیارد نفر در جهان هنوز یک آرزوست و در ایالات متحده نیز حدود ۴۶ میلیون نفر با ناامنی آبی مواجهاند. مهندسان مؤسسهی فناوری ماساچوست (MIT) در راهحلی خلاقانه، سیستمی طراحی کردهاند که میتواند بدون استفاده از هیچ منبع انرژی، نه باتری، نه پنل خورشیدی، آب تمیز را مستقیماً از هوا استخراج کند.
این دستگاه موسوم به «پنجرهی برداشت آب اتمسفری» یا Atmospheric Water Harvesting Window (AWHW) از پنلی هیدروژلی تشکیل شده که شباهت زیادی به بستهبندی حبابدار («حبابپیچ») دارد. حبابهای گنبدیشکل هیدروژل رطوبت هوا را، بهویژه در ساعات شب که رطوبت نسبی بالاتر است، جذب میکنند. با طلوع خورشید، انرژی نوری باعث تبخیر رطوبت درون حبابها میشود و بخار حاصل روی سطح شیشهای متراکم میشود. قطرات آب چکیده از شیشه به داخل لولهای ریخته و در نهایت بهصورت آب آشامیدنی قابل برداشت در میآیند.
ت تیم تحقیقاتی، AWHW را در درهی مرگ کالیفرنیا، یکی از خشکترین نقاط آمریکای شمالی، بهصورت نمونهای یکمتری نصب کرد و در شرایطی که رطوبت هوا تنها ۲۱ درصد بود، موفق به برداشت بین ۵۷ تا ۱۶۱٫۵ میلیلیتر آب در روز شد؛ رکوردی فراتر از دستگاههای مشابه پیشین. پروفسور Xuanhe Zhao از MIT میگوید:
«ما یک دستگاه در مقیاس متر ساختهایم که میخواهیم در مناطق کممنبع نصب کنیم، حتی جایی که پنل خورشیدی هم در دسترس نیست. این نشان میدهد میتوان فناوری برداشت آب را در مقیاس بزرگتر یا بهصورت آرایهای بهکار گرفت تا آب آشامیدنی در مقیاس گستردهای تأمین شود.»
یکی از چالشهای همیشگی در این فناوری، نشت نمکهای جاذب مثل کلرید لیتیم به آب بود. برای رفع این مشکل، محققان با افزودن گلیسرول به هیدروژل، نمک را درون ساختار ژل قفل کردهاند. آزمایشها نشان دادند غلظت یون لیتیم در آب برداشتشده زیر ۰٫۰۶ قسمت در میلیون باقی میماند که بسیار پایینتر از حد مجاز است. علاوه بر این، حبابهای گنبدیشکل سطح تماس بیشتری برای جذب بخار فراهم میکنند و پوشش پلیمر ویژه روی شیشه باعث خنک شدن آن و تسهیل تقطیر میشود. نویسندهی اصلی مقاله مربوط به این دستگاه، دکتر Chang Liu، در دانشگاه ملی سنگاپور، میگوید: «این یک طرح اولیه است و میتوانیم آرایههای چندپنلی بسازیم یا مواد را بیشتر بهینه کنیم.»
مطالعهای که در مجلهی Nature Water منتشر شده، نشان میدهد AWHW حداقل یک سال دوام خواهد داشت و قابلیت تأمین آب پایدار و ایمن را در اقلیمهای سخت فراهم میآورد. امید است روزی آرایهای از پنجرههای عمودی بتواند آب خانوارها را بهویژه در مناطق دورافتاده و بدون دسترسی به شبکهی آبرسانی تأمین کند.
پنجرهی برداشت آب اتمسفری MIT با هیدروژل «حبابپیچ»، نمونهای خلاقانه و بدون نیاز به برق برای تولید آب آشامیدنی در مناطق خشک است. با بهینهسازی بیشتر و نصب آرایهای، میتوان گامی بزرگ در رفع بحران آب و افزایش دسترسپذیری این منبع حیاتی برداشت.