تقنية جديدة لحصاد الماء من الهواء بالطاقة الشمسية... كيف ذلك؟
طقس العرب - ابتكر فريق بحث في جامعة شنغهاي جياو تونغ في الصين تقنية رائدة تتيح حصاد الماء مباشرة من الهواء، باستخدام مواد مرطبة تعمل على جذب وامتصاص جزيئات الماء.
ونشرت هذه الابتكارات في دراسة منشورة في دورية "أبلايد فيزيكس ريفيوز" في الخامس من ديسمبر ووفقًا للبيان الصادر عن المعهد الأمريكي للفيزياء، فإن هذه التقنية الجديدة تُعتبر بسيطة وغير مكلفة، مما يجعلها ملائمة للاستخدام الواسع في مجال حصاد الماء من الهواء.
الحصول على مياه الشرب بفضل الطاقة الشمسية
تُظهر إحصائيات المعهد الأميركي للفيزياء أن أكثر من 2.2 مليار شخص يعانون الإجهاد المائي، وتشير تقديرات الأمم المتحدة إلى وفاة 3.5 مليون شخص سنويًا بسبب أمراض مرتبطة بالمياه؛ ونظرًا لأن المناطق الأكثر احتياجًا للمياه تتواجد في أماكن ذات أشعة شمس قوية، يُظهر اهتمامًا قويًا بتسخير طاقة الشمس لتوفير المياه النظيفة.
ولتحقيق هذا الهدف، قام فريق من الباحثين في جامعة شنغهاي جياو تونغ بابتكار تقنية مبتكرة تستخدم الطاقة الشمسية، وتعتمد على مواد هلامية وأملاح مرطبة لامتصاص الماء من الجو، ويهدف هذا الابتكار إلى حل تحدي الحصول على مياه الشرب في المناطق الجافة، ويشير رئيس الفريق البحثي، روتشو وانغ، إلى إمكانية استخدام هذه التقنية لتلبية الاحتياجات اليومية للمياه، مثل مياه الشرب والاستخدامات الصناعية والنظافة الشخصية.
ومن ناحية أخرى، ذكر بيان المعهد الأميركي للفيزياء أن التقنية المبتكرة تعتمد على تصنيع مادة هلامية فائقة الرطوبة، والتي تظهر قدرة استثنائية على امتصاص كميات كبيرة من الماء والاحتفاظ بها.
حيث يُظهر أن كيلوغرام واحداً من الهلام الجاف قادر على امتصاص 1.18 كيلوغرام من الماء في البيئات الجوية القاحلة، وتصل هذه القدرة إلى 6.4 كيلوغرامات في البيئات الجوية الرطبة.
الحل في الاسترطاب
أحدثت دراسة قام بها فريق من الباحثين في جامعة شنغهاي جياو تونغ في الصين تحولًا في مجال حصاد الماء، حيث تمكن الباحثون من ابتكار تقنية تعتمد على مواد مسترطبة قادرة على جذب جزيئات الماء من الهواء.
وتستخدم هذه التقنية مواد مثل ألياف السيليلوز والسكر والكراميل والعسل والغليسيرول، وحتى الملح وغيرها، وتعتمد الفعالية الرئيسية لهذه التقنية على استرطاب المواد المستخدمة، حيث تحدث تغييرات في خواصها الفيزيائية عندما تمتص جزيئات الماء، مما يتيح استخدامها في حصاد الماء من البيئة المحيطة.
ومن خلال تصميم هلام فائقة الاسترطاب باستخدام مشتقات نباتية وأملاح مسترطبة، أظهر الباحثون فعالية عالية في امتصاص الماء، حيث يمكن لكيلوغرام واحد من الهلام الجاف أن يمتص كميات كبيرة، وذلك بدءًا من 1.18 كيلوغراماً في البيئات القاحلة إلى 6.4 كيلوغرامات في البيئات الرطبة.
وتحمل هذه التقنية الوعد بتوفير حل بسيط وغير مكلف لحل مشكلة الإجهاد المائي، خاصةً في المناطق الجافة، حيث يعتبر حصاد الماء من الهواء عبر هذه التقنية مصدرًا قابلاً للاستخدام على نطاق واسع.
نموذج الجهاز يظهر فعالية عالية في إنتاج المياه
في عرض نموذجي خارجي للجهاز الابتكاري، توصل الفريق البحثي إلى أن تقنيتهم تتيح إطلاق الماء الممتز، أي الماء الذي تم جذبه وامتصاصه من الغلاف الجوي، حتى في الفترات التي تكون فيها الشمس ضعيفة، مثل الصباح أو بعد الظهر، وهذا يعني أن النظام يستمر في العمل خلال النهار بغض النظر عن قوة الإشعاع الشمسي.
وتعتمد عملية جذب وامتصاص الماء من الغلاف الجوي على الطاقة المتجددة، مما يسمح بتحقيق إنتاجية عالية من الماء. ويعمل الفريق حاليًا على تحسين أداء النظام لتحقيق تطبيقات عملية في توليد المياه باستمرار.
من الجدير بالذكر أن هذه التقنية قد تؤدي دورًا حيويًا في التطبيقات المستقبلية، مثل إزالة الرطوبة، وري المحاصيل الزراعية، وإدارة الحرارة للأجهزة الإلكترونية، مما يبرز تنوع استخداماتها المحتملة.
اقرأ أيضا:
لا تنسى شرب الماء حتى في فصل الشتاء!
8 فوائد لماء المطر لم تكن تعرفها
المصادر: