Дэлхий даяар 2.000 тэрбум орчим хүн буюу дэлхийн хүн амын дөрөвний нэг нь ундны усны хомсдолтой, 800 сая орчим нь цахилгаан эрчим хүчгүй, бараг ижил тооны хүмүүс хооллоход бэрхшээлтэй байдаг гэсэн тооцоо бий. Манай гаригийн янз бүрийн хэсэгт олон тэрбум хүмүүс ядуу зүдүү амьдарч байгаа бөгөөд бид өдөр бүр амьдрах үндсэн хэрэгцээгээ хангадаггүй.
"Тэдний ихэнх нь хуурай эсвэл хагас хуурай уур амьсгалтай хөдөө орон нутагт амьдардаг" гэж Хаан Абдуллагийн Шинжлэх ухаан, технологийн их сургуулийн (KAUST) байгаль орчны шинжлэх ухаан, инженерийн профессор Пэн Ван хэлэв. Түүний хамгийн сүүлийн ажил нь хуурай уур амьсгалтай бүс нутагт амьдардаг хүмүүсийн хоол хүнс, усны аюулгүй байдлыг сайжруулахад амжилтанд хүрсэн.
Нарны зай хураагуур, тусгай гидрогель, лааз зэрэг нь цөлд бууцай ургуулахаас гадна усны уураар тараахад хэрэг болох хэрэгсэл юм. Ван "Манай зохион бүтээгч цэвэр агаараас ус гаргаж, дэмий үрэгдэх цэвэр эрчим хүчийг ашигладаг бөгөөд цөл, далайн арлууд зэрэг алслагдсан газруудад жижиг хэмжээний, төвлөрсөн бус фермүүдэд тохиромжтой" гэж Ван хэлэв.
"Бидний загвар нь дэмий үрэгдэх цэвэр эрчим хүчийг ашиглан нимгэн агаараас ус гаргаж авдаг" Пэн Ванг, Хаан Абдуллагийн Шинжлэх ухаан, технологийн их сургуулийн (KAUST) байгаль орчны шинжлэх ухаан, инженерчлэлийн профессор
Ундны усны хүртээмж нь хүн амын 25 хувьд хүндрэлтэй байгаа ч усны нөөцийн хомсдол нь зарим бүс нутгийн хувьд улам бүр толгойны өвчин болж байна. Бороо орохгүй, ган гачиг болох нь энэ шингэнийг худагнаас, мөн тэнгэр лүү харж хайх шаардлагатай болдог.
Вангийн удирдсан судалгаагаар агаар мандлын ус нь "цэнгэг усны чухал нөөц" байж магадгүй гэж мэдэгджээ. Түүний тооцоогоор энэ нь уур, дусал хэлбэрээр ойролцоогоор 12.900 тэрбум тонн гэж тооцогддог. Үүл барих нь өөр хувилбаруудын нэг бөгөөд "бид тогтвортой, хямд өртөгтэй стратегийг санал болгож байна" гэж Ван "Cell Reports Physical Science" сэтгүүлд бичжээ.
Канарын тороор Гран Канарийн модыг хардаг бол Саудын Арабын эдгээр эрдэмтдийн шийдэл нь цөлийн дунд бууцай ургуулах боломжтой болсон. Таны томъёо? "Бид агаараас гаргаж авсан усыг ашиглаж, цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэсэн" гэж тэр нэмж хэлэв.
41ºC-т бууцай
Вангийн баг элсэн цөлийн дунд ургасан хайрцагт бууцайны 60 суулгац тарьжээ. Туршилтыг зургадугаар сарын дундуур хийсэн бөгөөд Саудын Арабын хамгийн их температур 41ºC, хамгийн бага нь 30ºC хүрчээ. Түүнчлэн энэ сард хур борооны горим XNUMX өдөр байна. Бууцайны ургац нь чийглэг, чийглэг хөрсийг илүүд үздэг тул ус, хөдөө аж ахуйн асуудал юм.
Энэхүү хиймэл цэцэрлэгт Хаан Абдуллагийн нэрэмжит Шинжлэх ухаан, технологийн их сургуулийн эрдэмтэд Усны өтгөрүүлэх, цуглуулах зорилгоор гидрогелийн давхарга дээр байрлуулсан фотоволтайк нарны хавтангаас бүрдэх WEC2P хэмээх системийг суурилуулжээ.
Туршилтыг зургадугаар сарын дундуур явуулсан бөгөөд Саудын Арабын хамгийн их температур 41ºC, хамгийн бага нь 30ºC хүрч байжээ.
Урьдчилсан судалгаагаар Ван болон түүний багийнхан нарны зай хураагуурыг хөлсөөр гаргаж чаджээ. Шөнөдөө чийгшил нэмэгдэж, энэ нь баригдах мөч юм. Сүүлийн жилүүдэд судлаачид нарны зайн хавтанг хөргөх, илүү үр ашигтай болгохын тулд агаар дахь усны уурыг шингээж шингэн ус болгон өтгөрүүлэх материал зохион бүтээжээ.
Одоо Саудын их сургуулийн эрдэмтэд нэг алхам урагшиллаа. Кальцийн хлоридын давс агуулсан гидрогелийн ачаар усны уур нь өдрийн турш нар мандахад дусал болж өтгөрөх уусмалд баригддаг.
Эрдэмтэд нарны хавтангийн хаягдал дулааныг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхдээ ашигласан бөгөөд шингэсэн усыг гидрогелээс гадагшлуулжээ. Доорх төмөр хайрцаг нь уурыг цуглуулж, хийг ус болгон өтгөрүүлдэг. Үүний нэгэн адил гидрогель нь дулааныг шингээж, хавтангийн температурыг бууруулахын тулд фотоволтайк нарны хавтангийн үр ашгийг 9% -иар нэмэгдүүлдэг.
Туршилтын туршид оюутны ширээний дээд хэмжээтэй ойролцоо хэмжээтэй нарны зайн хавтан нийт 1,519 ватт цаг цахилгаан үйлдвэрлэж, 57 ширхэг усан бууцайны үрийн 60 нь хэвийн соёолж, 18 см хүртэл ургадаг байжээ. "Сүүлийн хэдэн долоо хоногийн хугацаанд бид нийтдээ 2 литр усыг гидрогелээс гаргаж авсан" гэж Ван хэлэв.
"Бидний зорилго бол цэвэр эрчим хүч, ус, хүнсний бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх нэгдсэн системийг бий болгох, ялангуяа усыг шинэ загвараар бий болгох хэсэг нь биднийг одоогийн агрофотоволтайкаас ялгаатай болгож байна" гэж тэр илчилсэн. Гэсэн хэдий ч, концепцийн бүтээгдэхүүний загварыг бодит бүтээгдэхүүн болгохын тулд баг агаараас илүү их ус шингээх чадвартай, илүү сайн гидрогель бүтээхээр төлөвлөж байна.
