پژوهشگران دانشگاه RMIT استرالیا به همراه پنج مؤسسه تحقیقاتی چینی موفق به طراحی و توسعه اسفنج جدیدی شدهاند که میتواند آب آشامیدنی را به صورت مستقیم از هوا استخراج کند.
به گزارش تکناک، این فناوری که با هدف کمک به آسیبدیدگان بلایای طبیعی و بحرانهای کمبود آب طراحی شده، امیدهای زیادی برای استفاده در مناطق محروم و فاقد زیرساختهای حیاتی ایجاد کرده است.
این اسفنج با بهرهگیری از مادهای ترکیبی و پیشرفته به نام WLG-15 ساخته شده، که پایه اصلی آن چوب سبک و متخلخل balsa است. این ماده به شکل مکعبهای کوچک درون ظرفی با درپوش گنبدی قرار گرفته است و به یک سیستم خنککننده و منبع انرژی خورشیدی متصل میشود.
ماده WLG-15 دارای لیتیوم کلراید برای افزایش قابلیت جذب رطوبت و ذرات اکسید آهن نانویی برای جذب مؤثرتر نور خورشید و تبدیل آب جذبشده به بخار است. این ترکیب ویژه باعث افزایش بازدهی دستگاه در جذب و بازیابی آب شده است.
زمانی که درپوش ظرف باز باشد، ماده WLG-15 رطوبت موجود در هوا را جذب میکند. سپس با بسته شدن درپوش و تابش نور خورشید، بخار آب آزاد و درون ظرف به مایع تبدیل میشود. طراحی هوشمند درپوش گنبدی، فرایند تبخیر و چگالش را تسهیل میکند و وجود صفحه خنککننده، بلوک حرارتگیر و فن خنککننده خورشیدی، روند چگالش را بهینه میسازد.
بر اساس نتایج آزمایشهای آزمایشگاهی، این دستگاه در شرایط رطوبت نسبی ۹۰ درصد، موفق به جذب حدود ۲ میلیلیتر آب به ازای هر گرم ماده WLG-15 و آزادسازی تقریبا کامل آن طی ۱۰ ساعت در معرض نور خورشید شده است. با وجود حجم کم جذب آب، به دلیل وزن بسیار سبک و حجم کوچک مکعبها، این فناوری جدید استخراج آب از هوا، ظرفیت بالایی برای توسعه در مقیاسهای بزرگتر دارد.
در یکی از آزمایشهای میدانی، تنها ۹ مکعب کوچک با وزن کمتر از یک گرم توانستند حدود ۱۵ میلیلیتر آب تولید کنند. نتایج کامل این تحقیق در ماه مارس سال جاری در Journal of Cleaner Production منتشر شده است.
محققان اعلام کردند که بازدهی این سیستم نسبت به روشهای سنتی مانند fog harvesting و radiative cooling بالاتر بوده و هزینه تولید آن نیز به دلیل استفاده از چوب فراوان و ارزان balsa بسیار پایینتر است.
به گفته دکتر Junfeng Hou از دانشگاه Zhejiang A&F چین که رهبری همکاری با RMIT را بر عهده داشته است، این ماده حتی پس از قرار گرفتن در دماهای زیر صفر و استفاده مکرر، کارایی خود را از دست نمیدهد و قابلیت استفاده مجدد دارد.
این فناوری میتواند به عنوان راهحلی کارآمد و کمهزینه برای تأمین آب آشامیدنی در مناطق دورافتاده و خشک یا در مأموریتهای امدادرسانی به کار گرفته شود.
برخلاف مولدهای برقی آب از هوا که برای عملکرد، نیازمند برق فراوان و شرایط رطوبتی خاص هستند و هزینه بالایی دارند، دستگاههای مجهز به WLG-15 میتواند تنها با استفاده از انرژی خورشیدی و در طیف وسیعتری از شرایط آبوهوایی فعالیت کند.
همچنین پژوهشگران با استفاده از هوش مصنوعی عملکرد این سیستم استخراج آب از هوا را در شرایط محیطی مختلف مدلسازی کردهاند و هماکنون در حال همکاری با صنعتگران برای آغاز تولید آزمایشی و آزمایشهای میدانی هستند.
دانشگاه RMIT به تازگی نوآوری دیگری نیز معرفی کرده است؛ مادهای فوقمقاوم با الهام از ساختار اسفنجهای دریایی، که میتواند در صنعت ساختوساز برای افزایش دوام ساختمانها کاربرد داشته باشد.
این دستاورد جدید میتواند تحولی اساسی در مدیریت بحران و تأمین آب در مناطق کمآب ایجاد کند و گامی مؤثر به سوی توسعه فناوریهای پایدار و سازگار با محیط زیست باشد.
