چند روز پیش بود که اعلام نتایج یک دستاورد علمی در رسانه‌های خبری، توجه بسیاری را در سراسر جهان به خود جلب کرد. عده‌ای از محققان می‌گویند، به امکان تولید آب از هوا دست یافته‌اند! این خبر امیدهای زیادی را برای بسیاری از مردمی ایجاد کرده که در مناطق خشک و نیمه‌خشک، همواره با مشکل تأمین آب مواجهند. شاید در آینده‌ای نه‌چندان دور بتوان از این فناوری برای تامین نیاز این افراد استفاده کرد و جلوی بسیاری از بیماری‌ها و نیز مرگ‌و‌میرهای ناشی از کمبود آب سالم را گرفت تا رونقی دوباره برای کشاورزی در همه جای جهان ایجاد شود.
با وجود این که این دستاورد به عنوان یک یافته جدید علمی معرفی شد، واقعیت این است که این پدیده به هیچ وجه جدید نیست و هزاران سال است که انسان‌ها در برخی نقاط جهان از رطوبت هوا برای تولید آب استفاده می‌کنند!
با این حال در چند سال اخیر و با پیشرفت فناوری‌هایی نظیر انرژی‌های جایگزین، مهندسی مواد و نیز نانوفناوری، امکان تولید آب از هوا ابعاد به شکلی کارآمدتر امکان‌پذیر شده است. به کلام دیگر، نه تنها انرژی کمتری برای تولید آب از هوا نیاز خواهد بود، بلکه حجم آب تولیدی نیز بیشتر شده و هزینه تمام شده تولید و همچنین تعمیر و نگهداری تجهیزات مورد نیاز نیز کاهش یافته است. در ادامه نگاهی خواهیم داشت، به برخی فناوری‌هایی که در سال‌های اخیر برای جذب رطوبت هوا و تبدیل آن به آب طراحی و تولید شده‌اند.
منابع: technologyreview.com
و water-gen.com و inhabitat.com
و thenational.ae و cnn.com
فناوری جدیدی که جای کار دارد
یکی از شیوه‌های سنتی برای جذب رطوبت هوا و تبدیل آن به قطرات آب، قرار دادن سطحی صاف یا پرزدار در برابر جریان هوای مرطوب است. پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست، از همین روش با بهره گیری از ماده‌ای جدید استفاده کردند و موفق شدند به فناوری جدیدی برای جذب رطوبت هوا دست یابند.
این محققان، سطحی پرزدار از جنس ماده‌ای آلی را مورد استفاده قرار دادند. این سطح همانند اسفنج عمل کرده، ذرات ریز بخار آب را به خود جذب می‌کند. وقتی تمام منافذ موجود در این سطح بسته شد، با استفاده از گرمای تابش خورشید یا هر منبع انرژی دیگر، این ملکول‌ها را متراکم و به قطرات آب تبدیل می‌کند.
رطوبت محیط باید حداقل ۲۰ درصد باشد تا بتوان از این فناوری استفاده کرد. گفتنی است، این نوآوری در مراحل ابتدایی قرار دارد و در نمونه آزمایشی فقط چندمیلی لیتر آب استحصال شد. این پژوهشگران قصد دارند در آینده مقیاس آن را گسترش دهند و دستگاهی با ابعادی نظیر یک چمدان مسافرتی بسازند تا بتوان با آن هر روز تا ۱۵ لیتر آب به دست آورد.
دستگاه خورشیدی و بدون دردسر
چندی پیش، یک طراح صنعتی اهل هلند از دستگاهی رونمایی کرد که می‌تواند با بهره‌گیری از انرژی خورشیدی، رطوبت هوا را به آب تبدیل کند. اپ ورهگن (Ap Verheggen) این ساخته خود را دی‌سی3 (DC3) نام نهاده است. این دستگاه با اتصال به جریان الکتریکی می‌تواند یک سطح گرم و یک سطح سرد ایجاد کند. وقتی ذرات رطوبت هوا به این سطح سرد برخورد می‌کنند، به شکل قطره آب درآمده و سپس با بهره‌گیری از جاذبه زمین به سمت یک مخزن جاری می‌شوند. از آنجا که اختلاف دمای این دو سطح حدود ۶۷ درجه سانتی گراد است، هر قدر هوای محیط مورد نظر گرم‌تر باشد، آب بیشتری تولید می‌شود. این ویژگی از جهتی بسیار ارزشمند است و آن هم این که کارکرد دی‌سی3 در مناطق گرمسیری که نیاز بیشتری به آب پاک دارند، بهتر خواهد بود.
گفتنی است، این دستگاه مجهز به فناوری اینورتر است و به همین دلیل نیازی به نصب فن یا هر نوع وسیله چرخان دیگر ندارد. جالب است بدانید، آقای اپ ورهگن حدود شش سال برای طراحی این وسیله وقت گذاشته است.
این دستگاه، انرژی مورد نیاز خود را از یک پنل خورشیدی ۳۰ تا ۵۰ واتی تامین می‌کند. یکی دیگر از مزایای این دستگاه، قیمت آن است. طبق اعلام این پژوهشگر، هزینه ساخت هر دستگاه دی‌سی3 حدود ۵۰یورو (۲۱۰هزار تومان) است. البته در حال حاضر، این وسیله هر شش ساعت، نصف لیوان آب تولید می‌کند. با این وجود، آقای اپ ورهگن رویکرد جالبی را برای بهبود کارکرد آن در پیش گرفته است. او نقشه‌های فنی این دستگاه را روی اینترنت قرار داده و از همه پژوهشگران و علاقه مندان در دنیا خواسته تا با کار روی آن، به بهبودش کمک کنند. گفتنی است، تاکنون چند دانشگاه و موسسه پژوهشی از ایران، آفریقای جنوبی، رومانی و هلند، آمادگی خود را برای بهبود عملکرد این دستگاه اعلام کرده‌اند.
راه‌حلی برای هندی‌ها
یک شرکت فناور در خاورمیانه با نام واترجن (WaterGen) از پیشگامان طراحی دستگاه‌های استحصال آب از هوا به شمار می‌رود. آب تولیدی دستگاه‌های تولیدی این شرکت فیلتر شده و دربردارنده انواع مواد معدنی است.
این شرکت که چند سالی است کار خود را آغاز کرده، مدتی پیش اعلام کرد، قراردادهایی برای صادرات محصول فناورانه خود به هندوستان دارد. هند یکی از کشورهایی است که بشدت از کمبود آب پاک و بهداشتی رنج می‌برد. هر کدام از دستگاه‌های کوچک ساخت این شرکت می‌توانند به صورت متوسط هر روز ۳۰ لیتر آب تولید کنند که می‌تواند پاسخگوی یک خانواده باشد. از آنجا که رطوبت هوا در بسیاری از مناطق هند بالاست، میزان آب تولیدی توسط دستگاه‌های این چنینی بیشتر از مناطق خشک جهان است. همچنین مدل متوسط این دستگاه که بیشتر برای مکان‌هایی نظیر بیمارستان‌ها یا مدارس مناسب است، می‌تواند روزانه تا ۹۰۰ لیتر آب تولید کند. مدل صنعتی این وسیله نیز قادر به تولید ۶۰۰۰ لیتر آب دراقلیمی مشابه هند است. یکی دیگر از قابلیت‌های این دستگاه‌ها، امکان اتصال آن به صفحه‌های خورشیدی و استفاده از انرژی پاک و ارزان قیمت است. این ویژگی بویژه در مناطقی که روزهای آفتابی بیشتری دارند، گزینه‌ای بسیار خوب به شمار می‌رود.
امکان تولید آب از هوا برای مناطق دورافتاده
چند سال پیش شرکت فرانسوی ایول واتر (Eole Water) خبر از تولید محصولی منحصر به فرد برای تولید آب از هوا داد. این محصول یک توربین بادی بود که می‌توانست هوای مرطوب را به درون خود جذب و آن را به آب تبدیل کند. این وسیله به خاطر بهره‌گیری از انرژی الکتریکی به دست آمده از حرکت پره‌ها توسط باد، سازگار با محیط‌زیست است و می‌تواند در مناطق مختلفی از جهان که شاید دسترسی به شبکه برق ندارند، سودمند باشد. نمونه آزمایشی این دستگاه که سال ۱۳۹۱ در ابوظبی نصب شد، می‌توانست در هر ساعت ۶۲ لیتر آب تولید کند.
نحوه عملکرد این وسیله به این شکل است که ابتدا هوا به صورت مستقیم از طریق دماغه توربین وارد مجرایی ویژه می‌شود. کمپرسور خنک کننده نصب شده درون دستگاه، ذرات بخار آب وارد شده را سرد و آنها را به قطرات آب تبدیل می‌کند. سپس این قطرات آب به کمک جاذبه زمین به سمت پایین حرکت می‌کند و وارد مخزن ذخیره‌سازی آب می‌شود. البته در سال‌های اخیر این عملکرد دستگاه بهبود یافته و حجم آب تولیدی توسط آن بیشتر شده است. این نوآوری نیاز چندانی به تعمیر و نگهداری ندارد و بویژه می‌تواند برای تامین آب ساکنان مناطق دورافتاده کاربرد داشته باشد.
صالح سپهری‌فر