Исследователи из Университета Южной Калифорнии представили инновационную технологию, позволяющую эффективно извлекать значительные объемы воды из атмосферы, даже в условиях очень низкой влажности. Вдохновленная естественными процессами, наблюдаемыми у древесных лягушек и воздушных растений, эта технология использует гидрогелевую мембрану и может работать на солнечной энергии, предлагая устойчивый источник воды для засушливых регионов.
На фоне нарастающей засухи, влияющей на запасы воды на Юго-Западе США, группа ученых из Университета Невады в Лас-Вегасе (UNLV) также разработала прорывную технологию, позволяющую извлекать значительные объемы воды даже из сухого воздуха. Руководитель этого проекта, профессор машиностроения UNLV Х. Джереми Чо, вместе со своей командой представил принципиально новый подход к сбору атмосферной воды — преобразование водяного пара в пригодную для использования форму. В отличие от существующих технологий, которые обеспечивают низкие урожаи и функционируют при влажности ниже 30%, новый метод разработан для эффективной работы даже в условиях чрезвычайной сухости.
«Эта работа демонстрирует, что можно улавливать воду с высокой скоростью, — отмечает Чо. — Мы можем предсказывать, какого размера система нам потребуется для производства определенного объема воды. Если у меня есть 1 квадратный метр, что соответствует примерно 3 футам на 3 фута, мы можем производить около 1 галлона воды в день в Лас-Вегасе, а в более влажной среде — в три раза больше».
Эта технология была протестирована на открытом воздухе в Лас-Вегасе и демонстрирует эффективность при влажности до 10%. Она непосредственно захватывает воду в виде жидкого солевого раствора, который можно переработать в питьевую воду или использовать для производства энергии, открывая новые возможности для засушливых регионов.
Ключевым элементом процесса является гидрогелевая мембрана «кожа». Вдохновение для создания этого материала пришло из природы — в частности, от древесных лягушек и воздушных растений, которые используют аналогичные методы для извлечения воды из окружающей среды. «Мы взяли эту биологическую идею и попытались адаптировать её под наши нужды, — говорит Чо. — В природе столько интересного, нужно просто наблюдать, учиться и вдохновляться».
Кроме того, исследование показывает, что сбор атмосферной воды может функционировать на солнечной энергии. В условиях частого солнечного света, таких как долина Лас-Вегаса, где в среднем 300 солнечных дней в году, солнечная энергия может обеспечить достаточную мощность для снижения затрат на производство воды.
«Наши водные ресурсы истощаются, а климат на планете меняется, — подчеркивает Чо. — Чтобы добиться устойчивости, мы должны изменить наши привычки. Эта идея может показаться научной фантастикой, но она реальна, и мы уже делаем это».
Чо стал одним из основателей стартапа UNLV, который разрабатывает устройства для улавливания водяного пара из воздуха для коммерческих и индивидуальных нужд. Исследования уже нашли практическое применение в компании WAVR Technologies, Inc. WAVR — это первый университетский бизнес, созданный в рамках программы Национального научного фонда (NSF) «Региональные инновационные двигатели», направленной на внедрение технологий, решающих проблемы региональной устойчивости и изменения климата.
В условиях усиливающихся тропических штормов, пожаров и засухи, человечество сталкивается с реальными вызовами. Например, в этом году во время хаджа в Мекку погибли не менее 1,3 тысячи паломников из-за температур, превысивших 50°C. Новый доклад «Состояние климата в 2024 году», подготовленный международной командой ученых, стал ещё одним предупреждением о нарастающем климатическом кризисе.