Νέα τεχνολογία παράγει καθαρό πόσιμο νερό από τον αέρα σε 24ωρη βάση χωρίς εισροή ενέργειας

Νέα τεχνολογία παράγει καθαρό πόσιμο νερό από τον αέρα σε 24ωρη βάση χωρίς εισροή ενέργειας

Το γλυκό νερό είναι σπάνιο σε πολλά μέρη του κόσμου και η παραγωγή του από διάφορες πηγές είναι εξαιρετικά κοστοβόρα.

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Οι κοινότητες κοντά στον ωκεανό μπορούν να αφαλατώσουν το θαλασσινό νερό για το σκοπό αυτό, αλλά για να γίνει αυτό απαιτείται μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Πιο μακριά από τις ακτές, συχνά η μόνη πρακτική επιλογή που απομένει είναι η συμπύκνωση της ατμοσφαιρικής υγρασίας μέσω ψύξης, είτε μέσω διαδικασιών που απαιτούν ομοίως υψηλή εισροή ενέργειας ή με χρήση «παθητικών» τεχνολογιών που εκμεταλλεύονται την εναλλαγή θερμοκρασίας μεταξύ ημέρας και νύχτας.

Ωστόσο, με τις τρέχουσες παθητικές τεχνολογίες, όπως τα φύλλα πολυαιθυλενίου με μικροσφαιρίδια διοξειδίου του τιτανίου και θειϊκού βαρίου που συλλέγουν υγρασία, το νερό μπορεί να εξαχθεί μόνο τη νύχτα. Αυτό συμβαίνει επειδή ο ήλιος θερμαίνει τα φύλλα κατά τη διάρκεια της ημέρας, γεγονός που καθιστά αδύνατη τη συμπύκνωση.

Αυτοψύξη και προστασία από την ακτινοβολία

Ερευνητές στο ETH της Ζυρίχης ανέπτυξαν πρόσφατα μια τεχνολογία που για πρώτη φορά επιτρέπει τη συλλογή νερού σε 24ωρη βάση, χωρίς εισροή ενέργειας, ακόμη και κάτω από συνθήκες ηλιοφάνειας.

Η νέα συσκευή αποτελείται ουσιαστικά από ένα ειδικά επικαλυμμένο υαλοπίνακα, ο οποίος αντανακλά την ηλιακή ακτινοβολία και επίσης ακτινοβολεί τη δική του θερμότητα μέσω της ατμόσφαιρας. Έτσι, ψύχεται αυτόνομα σε θερμοκρασίες έως και 15 βαθμούς Κελσίου κάτω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Στην κάτω πλευρά αυτού του υαλοπίνακα, οι υδρατμοί από τον αέρα συμπυκνώνονται σε νερό. Η διαδικασία είναι η ίδια που μπορεί να παρατηρηθεί σε κακώς μονωμένα παράθυρα το χειμώνα.

Οι επιστήμονες επικάλυψαν τον υαλοπίνακα με ειδικά σχεδιασμένα στρώματα πολυμερούς και αργύρου. Αυτή η ειδική προσέγγιση επίστρωσης αναγκάζει το τζάμι να εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία προς το περιβάλλον, σε μία ζώνη συγκεκριμένου μήκους κύματος, χωρίς να παρατηρείται απορρόφηση θερμότητας από την ατμόσφαιρα ούτε ανάκλαση πίσω στο τζάμι.

Ένα άλλο βασικό στοιχείο της συσκευής είναι μια νέα ασπίδα ακτινοβολίας σε σχήμα κώνου. Εκτρέπει σε μεγάλο βαθμό την ακτινοβολία θερμότητας από την ατμόσφαιρα και προστατεύει το τζάμι από την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία, ενώ επιτρέπει στη συσκευή να ακτινοβολεί την προαναφερθείσα θερμότητα προς τα έξω και έτσι να ψύχεται πλήρως παθητικά.

Σχηματική απεικόνιση του συμπυκνωτή υγρασίας για την παραγωγή νερού που αναπτύχθηκε στο ETH στη Ζυρίχη

Κοντά στο θεωρητικό βέλτιστο

Όπως έδειξαν οι δοκιμές της νέας συσκευής σε πραγματικές συνθήκες στην οροφή ενός κτιρίου του ETH στη Ζυρίχη, η νέα τεχνολογία μπορεί να παράγει τουλάχιστον διπλάσιο νερό ανά μονάδα επιφάνειας την ημέρα από τις καλύτερες τρέχουσες παθητικές τεχνολογίες που βασίζονται σε φύλλα. Το μικρό πιλοτικό σύστημα με διάμετρο υαλοπίνακα 10 εκατοστών παρήγαγε 4,6 χιλιοστόλιτρα νερού την ημέρα υπό πραγματικές συνθήκες. Μεγαλύτερες συσκευές με μεγαλύτερο μέγεθος υαλοπίνακα, θα παράγουν αναλογικά περισσότερο νερό.

Οι επιστήμονες μπόρεσαν να δείξουν ότι, υπό ιδανικές συνθήκες, μπορούσαν να συλλέξουν έως και 0,53 δεκατόλιτρα νερού ανά τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας υαλοπίνακα ανά ώρα. «Αυτό είναι κοντά στη θεωρητική μέγιστη τιμή των 0,6 δεκατόλιτρων ανά ώρα, η οποία είναι φυσικά αδύνατο να ξεπεραστεί», λέει ο Iwan Hächler, ένας διδακτορικός φοιτητής στην ομάδα του Δήμου Πουλικάκου, καθηγητή Θερμοδυναμικής στο ETH Ζυρίχης.

Άλλες τεχνολογίες, συνήθως απαιτούν το συμπυκνωμένο νερό να σαρωθεί από την επιφάνεια συλλογής, διαδικασία η οποία απαιτεί ενέργεια. Χωρίς αυτό το βήμα, ένα σημαντικό μέρος του συμπυκνωμένου νερού προσκολλάται στην επιφάνεια και παραμένει άχρηστο, ενώ παράλληλα παρεμποδίζει την περαιτέρω συμπύκνωση.

Οι ερευνητές του ETH Zurich εφάρμοσαν μια νέα υπερυδρόφοβη (εξαιρετικά υδατοαπωθητική) επίστρωση στην κάτω πλευρά του υαλοπίνακα στον συμπυκνωτή νερού τους. Η επίστρωση αναγκάζει το συμπυκνωμένο νερό να διογκωθεί και να προκαλέσει την αποκόλληση του από τον υαλοπίνακα αυτόνομα. «Σε αντίθεση με άλλες τεχνολογίες, η δική μας μπορεί πραγματικά να λειτουργήσει χωρίς πρόσθετη ενέργεια, κάτι που αποτελεί βασικό πλεονέκτημα», είπε ο Hächler.

Στόχος των ερευνητών ήταν να αναπτύξουν μια τεχνολογία για χώρες με λειψυδρία και, ειδικότερα, για αναπτυσσόμενες και αναδυόμενες χώρες. Τώρα, λένε, άλλοι επιστήμονες έχουν την ευκαιρία να αναπτύξουν περαιτέρω αυτήν την τεχνολογία ή να τη συνδυάσουν με άλλες μεθόδους, όπως η αφαλάτωση του νερού, για να αυξήσουν την απόδοσή τους.

Η παραγωγή των επικαλυμμένων υαλοπινάκων είναι σχετικά απλή και θα έπρεπε να είναι δυνατή η κατασκευή συμπυκνωτών νερού που είναι μεγαλύτεροι από το τρέχον πιλοτικό σύστημα. Παρόμοια με τον τρόπο που οι ηλιακές κυψέλες διαθέτουν πολλές μονάδες τοποθετημένες η μία δίπλα στην άλλη, αρκετοί συμπυκνωτές νερού θα μπορούσαν επίσης να τοποθετηθούν δίπλα-δίπλα για να συνθέσουν ένα σύστημα μεγάλης κλίμακας.

Πηγή: TheBrighterSide.news

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR
Image

Έγκυρη ενημέρωση για την αξιακή αλυσίδα των raw materials

NEWSLETTER