På verdensplan anslås det, at tæt på 2.000 milliarder mennesker, en fjerdedel af verdens befolkning, mangler adgang til drikkevand, cirka 800 millioner har ikke strøm og næsten samme antal har problemer med at brødføde sig selv. Milliarder af mennesker lever under forhold med fattigdom i forskellige dele af kloden, og at vi ikke opretholder de basale fornødenheder til at leve fra dag til dag.
"Mange af dem bor i landdistrikter med et tørt eller semi-tørt klima," forklarede Peng Wang, professor i miljøvidenskab og ingeniørvidenskab ved King Abdullah University of Science and Technology (KAUST). Hans seneste arbejde har formået at forbedre fødevare- og vandsikkerheden for mennesker, der bor i regioner med tørt klima.
Et solpanel, en speciel hydrogel og en dåse, det er de værktøjer, du har haft brug for til at dyrke spinat i ørkenen og, hvad mere er, give det væk med damp. "Vores designer laver vand ud af luft ved hjælp af ren energi, der ville være gået tabt, og er velegnet til små decentraliserede gårde på fjerntliggende steder som ørkener og oceanøer," siger Wang.
"Vores design laver vand fra luften ved hjælp af ren energi, der ville være blevet spildt" Peng wang, professor i miljøvidenskab og ingeniørvidenskab ved King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)
Adgang til drikkevand er en modgang for 25 % af befolkningen, men knapheden på vandressourcer er i stigende grad en hovedpine for visse regioner. Manglen på regn og perioder med tørke gør det nødvendigt at lede efter denne væske under jorden i brønde og også se på himlen.
Undersøgelsen ledet af Wang hævdede, at atmosfærisk vand kan være "en vigtig potentiel ferskvandsressource." Ifølge hans beregninger anslås det til cirka 12.900 milliarder tons i form af damp og dråber. Cloud capture er et af alternativerne, "vi tilbyder" en bæredygtig og billig strategi, siger Wang i tidsskriftet 'Cell Reports Physical Science'.
Hvis de kanariske netværk tjener til at se træer på Gran Canaria, har løsningen fra disse saudiarabiske videnskabsmænd gjort det muligt at dyrke spinat midt i ørkenen. Hans formel? "Vi har brugt vand udvundet af luften og produceret elektricitet," tilføjer han.
Spinat ved 41ºC
Wangs team plantede 60 spinatfrøplanter i en vækstkasse midt i ørkenen. Testen blev gennemført i midten af juni, hvor de maksimale temperaturer i Saudi-Arabien nåede 41ºC og minimumstemperaturerne var tæt på 30ºC. Derudover er nedbørsregimet nul dage i denne måned. En vand- og landbrugsudfordring, da spinatafgrøder foretrækker rig og fugtig jord.
På denne improviserede frugthave installerede forskere fra King Abdullah University of Science and Technology et system kaldet WEC2P, der består af et solcellepanel placeret på et lag af hydrogel, som hviler på en stor æbleboks for at kondensere og opsamle vand.
Testen blev udført i midten af juni, hvor de maksimale temperaturer i Saudi-Arabien nåede 41ºC og minimumstemperaturerne var tæt på 30ºC
I foreløbige undersøgelser var Wang og hans team i stand til at få solpaneler til at svede. Luftfugtigheden om natten stiger, og det er tidspunktet for fangsten. I de senere år har forskere udtænkt materialer, der kan absorbere vanddamp fra luften og kondensere den til flydende vand for at afkøle solpaneler og gøre dem mere effektive.
Nu er forskere fra det saudiske universitet gået et skridt videre. Takket være en hydrogel med calciumchloridsalt fanges vanddamp i opløsningen, der kondenserer til dråber, når solen står op i løbet af dagen.
Forskerne brugte spildvarmen fra solpanelerne, når de genererede elektricitet til at skubbe det absorberede vand ud af hydrogelen. Metalboksen nedenfor opsamler dampen og kondenserer gassen til vand. Ligeledes øger hydrogelen fotovoltaiske solpanelers effektivitet med 9% for at absorbere varme og reducere panelernes temperatur.
Under hele forsøget genererede solpanelet, omtrent på størrelse med toppen af en elevs skrivebord, i alt 1,519 watt-timer elektricitet, og 57 af de 60 vandspinatfrø spirede og voksede normalt til 18 centimeter. "I alt kondenserede vi 2 liter vand fra hydrogelen i løbet af de sidste par uger," sagde Wang.
"Vores mål er at skabe et integreret system til produktion af ren energi, vand og fødevarer, især vandskabelsesdelen i et nyt design, som adskiller os fra nuværende agrofotovoltaik," afslørede han. Men for at gøre det konceptuelle produktdesign til et rigtigt produkt, vil teamet forudse at skabe en bedre hydrogel, der kan absorbere mere vand fra luften.
