Инженеры из Университета Юты, получившие финансирование от армии США, разработали уникальное устройство для извлечения воды из воздуха, которое обещает стать прорывом в обеспечении водоснабжения, особенно в засушливых районах. Этот компактный прибор работает на топливе и способен эффективно добывать воду из атмосферы, что может помочь решить глобальную проблему нехватки воды.
Атмосфера Земли содержит достаточно воды, чтобы заполнить 800 раз Большое соленое озеро в штате Юта. Извлечение этой влаги представляет собой многообещающее решение для обеспечения чистой питьевой водой миллионов людей, страдающих от её нехватки. Существующие технологии сбора атмосферной воды имеют ряд недостатков, включая большие размеры и высокую стоимость, однако новое устройство обещает значительно улучшить ситуацию.
Новое устройство, разработанное в рамках исследования, представляет собой компактный аппарат с быстрым циклом работы, который использует топливо. По словам Самира Рао, старшего автора исследования и доцента кафедры машиностроения, это устройство работает на основе адсорбирующих материалов, которые поглощают молекулы воды из воздуха, а затем с помощью тепла конденсируют их в жидкость.
«Гигроскопичные материалы обладают способностью впитывать воду. Например, внутреннее содержимое подгузников – это хороший пример. Мы используем специальный тип таких материалов, называемый металл-органическим каркасом», – объясняет Рао. Металл-органические каркасные материалы можно сравнить с конструкторами Lego: их можно модифицировать для создания структур, которые идеально подходят для адсорбции водяного пара.
По словам Рао, разработанный прототип использует фумарат алюминия в виде панелей, которые собирают воду из проходящего через них воздуха. Этот материал обладает огромной внутренней поверхностью, что позволяет эффективно захватывать большое количество воды.
Исследование было профинансировано Солдатским центром DEVCOM, программой Министерства обороны США, которая поддерживает разработки, полезные для армии. Интерес армии к этой технологии связан с необходимостью обеспечить гидратацию солдат в отдаленных районах, где источники воды ограничены.
«Проект был ориентирован на военные нужды, чтобы создать компактное устройство для получения воды, исключающее необходимость носить большие запасы воды», – говорит Рао. Он и его коллеги подали заявку на патент, учитывая также гражданское применение технологии.
По результатам испытаний прототип достиг цели – производить пять литров воды в день на килограмм адсорбирующего материала. В полевых условиях устройство показало бы высокую производительность по сравнению с упаковкой воды.
В процессе работы устройство использует стандартную армейскую походную печку для нагрева и превращения воды в жидкость. Этот экзотермический процесс сбора воды выделяет тепло, которое необходимо для конденсации молекул воды при повышении температуры.