전 세계적으로 세계 인구의 2.000분의 800에 해당하는 약 XNUMX억 명의 사람들이 식수에 대한 접근성이 부족하고, 약 XNUMX억 명이 전기가 공급되지 않으며, 거의 같은 숫자가 스스로 식사하는 데 어려움을 겪고 있는 것으로 추산됩니다. 수십억 명의 사람들이 지구 곳곳에서 빈곤 속에 살고 있으며 우리는 매일매일 살아가는 데 필요한 기본적인 욕구를 유지하지 못합니다.
King Abdullah Science and Technology(KAUST)의 환경 과학 및 공학 교수인 Peng Wang은 “그들 중 다수는 건조 또는 반건조 기후의 시골 지역에 살고 있습니다.”라고 설명했습니다. 그의 최근 연구는 건조한 기후 지역에 사는 사람들의 식량과 물 안보를 개선하는 데 성공했습니다.
태양광 패널, 특수 하이드로겔, 캔 등은 사막에서 시금치를 재배하고 수증기를 선물하는 데 필요한 도구입니다. Wang은 “우리 디자이너는 손실되었을 청정 에너지를 사용하여 공기로부터 물을 만들고 사막이나 바다 섬과 같은 외딴 지역의 소규모 분산 농장에 적합합니다.”라고 말합니다.
“우리의 디자인은 낭비되었을 청정 에너지를 사용하여 공기로부터 물을 만듭니다.” Peng wang, King Abdullah 과학 기술 대학(KAUST) 환경 과학 및 공학 교수
식수에 대한 접근성은 인구의 25%에게 역경이지만, 수자원 부족은 특정 지역에서 점점 더 골치 아픈 일이 되고 있습니다. 비가 내리지 않고 가뭄이 계속되면 우리는 우물에서 땅 밑의 이 액체를 찾고 하늘을 바라볼 수밖에 없습니다.
Wang이 주도한 연구에서는 대기의 물이 “중요한 잠재적 담수 자원”일 수 있다고 밝혔습니다. 그들의 계산에 따르면 증기와 물방울 형태로 약 12.900조XNUMX억 톤에 달하는 것으로 추산된다. 클라우드 캡처는 대안 중 하나입니다. "우리는 지속 가능하고 저비용 전략을 제공합니다"라고 Wang은 'Cell Reports Physical Science' 저널에서 말했습니다.
카나리아 제도 그물을 사용하여 그란 카나리아에서 나무를 관찰했다면, 사우디아라비아 과학자들의 솔루션 덕분에 사막 한가운데서 시금치가 자랄 수 있게 되었습니다. 당신의 공식은요? “우리는 공기에서 추출한 물을 사용하여 전기를 생산했습니다.”라고 그는 덧붙입니다.
시금치 온도 41°C
Wang의 팀은 사막 한가운데 있는 재배 상자에 시금치 묘목 60개를 심었습니다. 이번 테스트는 41월 중순에 진행됐으며, 사우디아라비아의 최고기온은 30℃, 최저기온은 XNUMX℃에 가까웠다. 게다가 이번 달 강우량은 XNUMX일입니다. 시금치 작물은 비옥하고 습한 토양을 선호하기 때문에 수문학적, 농업적 과제가 있습니다.
이 임시 정원에 King Abdullah University of Science and Technology의 과학자들은 WEC2P라는 시스템을 설치했습니다. 이 시스템은 하이드로겔 층 위에 배치된 광전지 태양 전지판으로 구성되어 있으며, 이 시스템은 물을 응축하고 수집하기 위해 대형 사과 상자 위에 놓여 있습니다.
테스트가 진행된 41월 중순에는 사우디아라비아의 최고기온이 30℃, 최저기온이 XNUMX℃에 가까웠다.
예비 연구에서 Wang과 그의 팀은 태양광 패널을 땀 흘리게 만드는 데 성공했습니다. 밤에는 습도가 높아져 포획 시기가 됩니다. 최근 몇 년 동안 연구자들은 공기 중의 수증기를 흡수하여 액체 물로 응축시켜 태양광 패널을 냉각시키고 효율성을 높일 수 있는 재료를 개발했습니다.
이제 사우디 대학의 과학자들은 한 단계 더 나아갔습니다. 염화칼슘 염이 포함된 하이드로겔 덕분에 수증기는 하루 종일 해가 뜨면 물방울로 응결되는 용액에 갇히게 됩니다.
연구진은 전기를 생산할 때 태양광 패널에서 나오는 폐열을 사용하여 하이드로겔에서 흡수된 물을 배출했습니다. 아래의 금속 상자는 증기를 모아 가스를 물로 응축시킵니다. 마찬가지로, 하이드로겔은 태양광 패널의 효율을 9% 증가시켜 열을 흡수하고 패널의 온도를 낮춥니다.
실험 내내 학생 책상 위 크기의 태양광 패널은 총 1,519와트시(Wh)의 전기를 생산했으며, 물시금치 씨앗 57개 중 60개가 18cm에 이를 때까지 정상적으로 싹이 트고 자랐습니다. Wang은 "지난 몇 주 동안 전체적으로 하이드로겔에서 2리터의 물을 응축했습니다"라고 말했습니다.
“우리의 목표는 청정 에너지, 물, 식량 생산을 위한 통합 시스템, 특히 물 생성 부분을 새로운 디자인으로 만들어 기존 농업용 태양광 발전과 차별화하는 것입니다.”라고 그는 밝혔습니다. 그러나 개념적 제품 디자인을 실제 제품으로 바꾸기 위해 팀은 공기 중 더 많은 물을 흡수할 수 있는 더 나은 하이드로겔을 만들 것으로 예상합니다.
