За оцінками в усьому світі близько 2.000 мільярдів людей, чверть населення світу, не мають доступу до питної води, приблизно 800 мільйонів не мають електрики і майже стільки ж мають проблеми з харчуванням. Мільярди людей живуть у бідності в різних частинах планети, і ми не підтримуємо найнеобхідніше, щоб жити день у день.
«Багато з них живуть у сільській місцевості з посушливим або напівпосушливим кліматом», — сказав Пен Ван, професор екологічних наук та інженерії Університету науки і техніки короля Абдалли (KAUST). Його остання робота досягла успіху в покращенні продовольчої та водної безпеки людей, які живуть у регіонах із сухим кліматом.
Сонячна панель, спеціальний гідрогель і банка — ось інструменти, необхідні для вирощування шпинату в пустелі і, крім того, віддавання його водяною парою. «Наш конструктор створює воду з повітря, використовуючи чисту енергію, яка була б витрачена даремно, і підходить для невеликих децентралізованих ферм у віддалених місцях, таких як пустелі та острови в океані», – каже Ван.
«Наша конструкція створює воду з повітря, використовуючи чисту енергію, яка була б витрачена даремно» Пен Ван, професор екологічних наук та інженерії Університету науки і техніки короля Абдули (KAUST)
Доступ до питної води є проблемою для 25% населення, але дефіцит водних ресурсів все більше стає головним болем для деяких регіонів. Відсутність дощів і періоди посухи змушують шукати цю рідину під землею в колодязях, а також дивлячись у небо.
У дослідженні, яке проводив Ван, сказано, що атмосферна вода може бути «важливим потенційним ресурсом прісної води». За його підрахунками, вона оцінюється приблизно в 12.900 XNUMX мільярдів тонн у вигляді пари та крапель. Хмарне захоплення є однією з альтернатив, «ми пропонуємо» стійку та недорогу стратегію», — говорить Ван у журналі «Cell Reports Physical Science».
Якщо канарські сітки використовуються для того, щоб побачити дерева на Гран-Канарії, то рішення цих вчених із Саудівської Аравії дозволило вирощувати шпинат посеред пустелі. Ваша формула? «Ми використовували воду, видобуту з повітря, і виробляючи електроенергію», — додає він.
Шпинат при 41ºC
Команда Ван висадила 60 саджанців шпинату в ящик для росту посеред пустелі. Випробування проводили в середині червня, коли максимальна температура в Саудівській Аравії досягала 41ºC, а мінімальна - 30ºC. Крім того, в цьому місяці режим опадів нульовий. Проблема з водою та сільським господарством, оскільки культури шпинату віддають перевагу багатим і вологим ґрунтам.
На цьому імпровізованому саду вчені з Університету науки і техніки короля Абдалли встановили систему під назвою WEC2P, що складається з фотоелектричної сонячної панелі, розміщеної на шарі гідрогелю, який стоїть на великій яблучній коробці для конденсації та збору води.
Тест проводили в середині червня, коли максимальна температура в Саудівській Аравії досягала 41ºC, а мінімальна - 30ºC.
У попередніх дослідженнях Ван і його команда змогли змусити сонячні панелі пітніти. Вологість підвищується вночі, і це момент вилову. В останні роки дослідники розробили матеріали, які можуть поглинати водяну пару з повітря і конденсувати її в рідку воду для охолодження сонячних панелей і підвищення їх ефективності.
Тепер вчені саудівського університету пішли ще далі. Завдяки гідрогелю з сіллю хлориду кальцію водяна пара затримується в розчині, який конденсується в краплі, коли сходить сонце протягом дня.
Дослідники використовували відпрацьоване тепло сонячних панелей під час вироблення електроенергії, щоб вигнати поглинуту воду з гідрогелю. Металевий ящик внизу збирає пар і конденсує газ у воду. Аналогічно гідрогель підвищує ефективність фотоелектричних сонячних панелей на 9% для поглинання тепла і зниження температури панелей.
Протягом експерименту сонячна панель, розміром приблизно з верхню частину столу, виробляла загалом 1,519 ват-годин електроенергії, а 57 з 60 насінин водного шпинату проросли і виросли нормально до 18 сантиметрів. «Загалом ми сконденсували 2 літри води з гідрогелю за останні кілька тижнів», — сказав Ван.
«Наша мета – створити інтегровану систему виробництва чистої енергії, води та їжі, особливо в частині створення води в новому дизайні, що відрізняє нас від сучасних агрофотовольтаиків», – сказав він. Однак, щоб перетворити концептуальний дизайн продукту на реальний продукт, команда передбачає створення кращого гідрогелю, який зможе поглинати більше води з повітря.
