ساخت وسیله ای برای جذب آب از مولکول های هوا

آريا/ يکي از معضلاتي که بشر امروزي با آن مواجه است کم آبي در مناطق خشک است. از اين رو دانشمندان اخيراً موفق به طراحي و ساخت وسيله اي شده اند که با استفاده از آن مي توان آب موجود در مولکول هاي هوا را جذب کرده و از آب به دست آمده به عنوان آب آشاميدني استفاده نمود. در حالي که در حال حاضر مطالعاتي زيادي بر روي طراحي، ساخت و يا ابداع روش هايي براي شيرين کردن آب هاي شور موجود در درياها انجام مي شود اخيراً گروهي از دانشمندان موفق به ابداع وسيله اي شده اند که با استفاده از آن قادر خواهند بود مولکول هاي آب موجود در هوا را جذب کنند. گفتني است اين روش حتي در مناطقي که ميزان رطوبت هوا چيزي کم تر از 20 درصد است نيز کاربردي خواهد بود. گفتني است آب به دست آمده از اين روش قابل آشاميدن بوده و تنها چيزي که در اين روش به آن در اين روش براي جذب مولکول هاي آب نياز است، نور خورشيد خواهد بود. با وجود اينکه انتشار خبر ساخت چنين دستگاهي بسيار خوشحال کننده است اما بايد توجه داشت که اين تحقيق تنها در حد آزمايشگاهي پيش رفته است و هنوز آينده آن مشخص نيست. دستگاهي که براي جذب آب از مولکول هاي هوا طراحي و ساخته شده است دستگاه ياست که توسط يک گروه تحقيقاتي شامل محققان دانشگاه MIT و برکلي با استفاده از نوعي فلز به نام Metal-Organic يا همان MOF ساخته شده است. به گفته محققان استفاده از اين دستگاه در فاز اوليه است و تنها از آن به صورت محدود در فاز آزمايشگاهي براي جذب آب از مولکول هاي هوا استفاده شده است. اما نتايج به دست آمده از آزمايش دستگاه در مجلات علمي معتبر دنيا منتشر شده است. عمر ياغي يکي از اعضاي تيم تحقيقاتي اين پروژه بر اين باور است که ساخت چني دستگاهي تمام موانع و چالش هايي را که بسياري در خصوص کم آبي و بحران آب با آن مواجه بوده اند را تا حدود زيادي بر طرف کرده است. به عقيده اين محقق هيچ راه حل ديگري براي انجام اين کار يعني استخراج آب از هوا درحال حاضر وجود ندارد. وي عقيده دارد دستگاه هاي مرطوب کننده هوا که در خانه ها استفاده مي شوند مي توانند منبع بسيار خوبي براي توليد آب از مولکول هاي هوا باشد. در حدود دو، سوم جمعيت جهان در حال حاضر در معرض بحران کمبود آب قرار دارند، اما بر اساس آخرين برآوردها مي توان در حدود 13 تريليون ليتر آب از مولکول هاي هوا استخراج کرد که اين ميزان آب قابل آشاميدن نيز هست. در حال حاضر دستگاه استخراج آب از مولکول هاي هوا در هوايي با رطوبت 20 تا 30 درصد آزمايش شده است که ميزان آب استخراج شده توسط اين دستگاه در حدود 2٫8 ليتر در طول 12 ساعت کار بوده است. براي استخراج اين ميزان آب در حدود 1 کيلوگرم يعني 2٫2 پوند فلز MOF استفاده شده است. آزمايش هاي ديگري نيز بر روي اين دستگاه در پشت بام دانشگاه MIT انجام شده است که نتايج آن بسيار موفق آميز بوده است. نتايج استخراج شده از آزمايش اين دستگاه در شرايط طبيعي نشان داده است که اين دستگاه قابليت کار کردن در شرايط طبيعي و هواي آزاد را خواهد داشت. به عقيده اعضاي اين تيم تحقيقاتي اين دستگاه مي تواند آب آشاميدني مورد نياز يک خانواده را به قدر کفايت تامين کند. به گفته عمر ياغي، اما يکي از اهداف آينده اين تيم تحقيقاتي براي آينده استفاده از اين دستگاه خارج از شبکه آب رساني محلي است. در واقع اين تيم تحقيقاتي در حال کار بر روي ايجاد امکان تامين آب آشاميدني و مورد نياز يک خانواده از طريق اين دستگاه است که خارج از شبکه آب رساني قرار گيرد و تنها با استفاده از نور خورشيد آب مورد نياز خانواده را تامين نمايد. اين محقق با اين روش هر خانواده مي تواند خارج از شبکه آب رساني محلي، به آب آشاميدني مورد نياز خود دسترسي داشته باشد. بر اساس گفته هاي اين محقق وي در حدود 20 سال پيش کار بر روي استفاده از فلز MOF را آغاز کرده است. بر خلاف ورقه هاي فلز هاي ديگر، در MOF از فلزهايي مانند منيزيوم، آلومينيوم به همراه مولکول هاي ارگانيکي که در لبه هاي ورقه فلز به منظور ذخيره بهينه گاز و يا مايع ترکيب شده اند، تشکيل شده است. از حدود 20 سال پيش تاکنون محققان زيادي توانسته اند در حدود 20 هزار مدل از MOF ها را ساخته و از آن ها براي جذب CO2 در هوا و يا ساير ترکيبات شيميايي موجود در هوا استفاده نمايند. اما در MOF اي که براي جذب مولکول هاي هوا از آن استفاده مي شود از ترکيب زيرکونيوم و اسيد اديپيک که براي جذب ذرات آب معلق در هوا مناسب است استفاده شده است. اما تيم تحقيقاتي MIT در پژوهش خود MOF را به کريستال هايي به اندازه ذرات بسيار ريز شبيه گرد و خاک تبديل کرده اند و اين ذرات را بين دو ورقه کندانسور و جذب کننده نور خورشيد قرار داده اند. بقيه اجراي اين دستگاه در محفظه ايجاد شده بين اين دو ورقه قرار داده شده است تا بتوان با استفاده از آن ذرات آب معلق در هوا را جذب نمود. در تصوير زير نمونه اي از اين دستگاه نشان داده شده است. اما مولکول هاي آب معلق در هوا از طريق کريستال هاي MOF به سطح داخلي جذب مي شوند. مطالعات انجام شده با استفاده از پرتوهاي اشعه ايکس نشان داده اند که در اين روش مولکول هاي هوا به صورت يک مکعب در گروه هاي هشت تايي به يکديگر متصل مي شوند. بعد از جذب مولکول هاي آب موجود در هوا، کريستال هاي MOF در اثر مجاورت با نور خورشيد گرم مي شوند و مولکول هاي آب را به سمت کندانسور به حرکت در مي آورد. اين کار باعث مي شود تا ذرات بخار آب به مايع تبديل شود و وارد يک مخزن که براي جمع آوري آب آشاميدني تعبيه شده است، وارد شوند. به گفته اين تيم تحقيقاتي استفاده از اين روش براي جذب آب موجود در هوا در تمام شرايط آب و هوايي حتي شرايط آب و هوايي که رطوبت آن بسيار کم است نيز مي تواند مورد استفاده قرار گيرد. هر چند دانشمندان اين تيم تحقيقاتي بر اين باورند که با ابداع اين روش جديد توانسته اند گام بزرگي در جهت بر طرف کردن معضل کمبود آب در جهان بر دارند اما همچنان بر اين نکته تاکيد کرده اند که هنوز راه درازي براي ساخت دستگاهي با کارآيي بهنيه و قابليت هاي بيشتر در پيش رو است. در حال حاضر MOF بکار رفته در اين دستگاه تنها قادر به جذب 20 درصد از رطوبت هوا خواهد بود اما به گفته اعضاي تيم تحقيقاتي MIT مي توان MOF اي ساخت که قادر به جذب 40 درصد از آب موجود در هوا باشد. با کانال تلگرامي «آخرين خبر» همراه شويد