В глобальном масштабе, по оценкам, около 2.000 миллиардов человек, четверть населения мира, не имеют доступа к чистой воде, примерно 800 миллионов не имеют электричества и почти столько же имеют проблемы с питанием. Миллиарды людей живут в нищете в разных уголках планеты и что мы не поддерживаем предметы первой необходимости, чтобы жить изо дня в день.
«Многие из них живут в сельской местности с засушливым или полузасушливым климатом», — сказал Пэн Ван, профессор экологических наук и инженерии в Университете науки и технологий имени короля Абдуллы (KAUST). Его последняя работа позволила улучшить продовольственную и водную безопасность людей, живущих в регионах с засушливым климатом.
Солнечная панель, специальный гидрогель и банка — вот те инструменты, которые вам понадобились, чтобы вырастить шпинат в пустыне и, кроме того, отдать его вместе с водяным паром. «Наш дизайнер делает воду из воздуха, используя чистую энергию, которая была бы потрачена впустую, и подходит для небольших децентрализованных ферм в удаленных местах, таких как пустыни и океанические острова», — говорит Ван.
«Наш проект делает воду из воздуха, используя чистую энергию, которая была бы потрачена впустую», — Пэн Ван, профессор наук об окружающей среде и инженерии Университета науки и технологий имени короля Абдуллы (KAUST).
Доступ к питьевой воде является бедствием для 25% населения, но нехватка водных ресурсов становится все более головной болью для определенных регионов. Отсутствие дождей и периоды засухи заставляют искать эту жидкость под землей в колодцах, а также глядя на небо.
В исследовании под руководством Вана говорится, что атмосферная вода может быть «важным потенциальным ресурсом пресной воды». По его расчетам, она оценивается примерно в 12.900 XNUMX миллиардов тонн в виде паров и капель. Захват облака — одна из альтернатив, «мы предлагаем» устойчивую и недорогую стратегию», — говорит Ван в журнале «Cell Reports Physical Science».
Если канарские сети используются для наблюдения за деревьями на Гран-Канарии, то решение этих ученых из Саудовской Аравии позволило выращивать шпинат посреди пустыни. Ваша формула? «Мы использовали воду, извлекаемую из воздуха и производящую электричество», — добавляет он.
Шпинат при 41ºC
Команда Вана посадила 60 саженцев шпината в ящик для выращивания посреди пустыни. Тест проводился в середине июня, когда максимальная температура в Саудовской Аравии достигала 41ºC, а минимальная достигала 30ºC. Кроме того, режим осадков в этом месяце равен нулю. Проблема воды и сельского хозяйства, поскольку культуры шпината предпочитают богатые и влажные почвы.
В этом импровизированном саду ученые из Университета науки и технологий имени короля Абдуллы установили систему под названием WEC2P, состоящую из фотоэлектрической солнечной панели, размещенной на слое гидрогеля, который стоит на большом яблочном ящике для конденсации и сбора воды.
Тест проводился в середине июня, когда максимальная температура в Саудовской Аравии достигала 41ºC, а минимальная достигала 30ºC.
В предварительных исследованиях Ван и его команда смогли заставить солнечные батареи потеть. Влажность увеличивается ночью, и это момент захвата. В последние годы исследователи разработали материалы, которые могут поглощать водяной пар из воздуха и конденсировать его в жидкую воду для охлаждения солнечных панелей и повышения их эффективности.
Теперь ученые из саудовского университета пошли еще дальше. Благодаря гидрогелю с солью хлорида кальция водяной пар задерживается в растворе, который конденсируется в капли, когда солнце восходит в течение дня.
Исследователи использовали отработанное тепло солнечных батарей при выработке электроэнергии, чтобы вытеснить поглощенную воду из гидрогеля. Металлический ящик внизу собирает пар и конденсирует газ в воду. Точно так же гидрогель увеличивает эффективность фотоэлектрических солнечных панелей на 9%, поглощая тепло и снижая температуру панелей.
На протяжении всего эксперимента солнечная панель размером примерно с верхнюю часть студенческой парты вырабатывала в общей сложности 1,519 ватт-часов электроэнергии, а 57 из 60 семян водного шпината проросли и выросли до 18 сантиметров. «В общей сложности за последние несколько недель мы сконденсировали 2 литра воды из гидрогеля», — сказал Ван.
«Наша цель — создать интегрированную систему для производства чистой энергии, воды и продуктов питания, особенно часть создания воды в новом дизайне, который отличает нас от нынешних агрофотоэлектрических систем», — сказал он. Тем не менее, чтобы превратить концептуальный дизайн продукта в реальный продукт, команда планирует создать лучший гидрогель, который может поглощать больше воды из воздуха.
