Az amerikai fejlesztésű készülék, amely a sivatagi levegőből is képes vizet kivonni, talán egyszer és mindenkorra megoldja a Föld száraz területeinek ivóvíz-problémáit. Amerikai kutatók olyan, fémorganikus vegyületeken alapuló berendezést fejlesztettek ki, amely pusztán a Napból nyert energiával a száraz levegőből is napi több liter vizet képes kivonni. A vízgyűjtőt a kaliforniai Berkeley Egyetemen kidolgozott speciális fémorganikus mátrix felhasználásával a Massachusetts Institute of Technology (MIT) munkatársai állították elő, és a Science e heti számában mutatták be a nagyközönségnek. A berendezés akár 20 százalékos páratartalom mellett is működik, ami alkalmassá teszi a sivatagos területek ivóvízellátásának biztosítására. A Szahara levegőjének átlagos páratartalma például 25 százalék körül mozog. „A víz kivonása az alacsony páratartalmú levegőből régóta megoldatlan kihívást jelentett. Ezen a területen hoz jelentős áttörést a berendezés – nyilatkozta Omar Yaghi, a Berkeley vegyészprofesszora és a Science-cikk két fő szerzőjének egyike. – „A korábbi technológiákkal erre csak külső energia befektetése mellett volt lehetőség. Az otthoni légpárátlanítók valójában rettentő drága vizet állítanak elő." Forrás: AFP Laboratóriumon kívül is hatékonyan működik A készülék prototípusa 20-30 százalékos légpáratartalom mellett, 12 óra leforgása alatt, egy kilogramm fémorganikus mátrix felhasználásával 2.8 liter vizet von ki a levegőből. Az MIT tetőteraszán végzett kísérletek igazolták, hogy a vízgyűjtő „élesben", laboratóriumi körülményeken kívül is kitűnően megállja a helyét. „Az egyik víziónk a jövőre nézve az, hogy a vezetékes hálózattól független vízellátást biztosítsunk valamennyi háztartás számára. Egyetlen berendezés kizárólag a Nap energiáját hasznosítva képes lehet fedezni egy háztartás teljes vízigényét" – mondta el Yaghi, aki tanszékvezetői pozícióján kívül alapító igazgatója a Berkeley Global Science Institute-nak, valamint társigazgatója a Kavli Energy NanoSciences Institute-nak és a BASF vegyészeti óriás által létrehozott California Research Alliance-nek. – „Számomra ez a kísérlet a bizonyíték rá, hogy az álom valóra válhat. Én csak ‹személyre szóló víz›-nek hívom ezt az elképzelést." Több mint húsz évvel ezelőtt Yaghi volt az, aki feltalálta a fémorganikus mátrixokat (FOM-eket), amelyekben fémeket – például magnéziumot vagy alumíniumot – szerves molekulákkal kombinálnak. A kémiai barkácsjátékkal összeszerkesztett szilárd, porózus struktúrák kiválóan alkalmasak gázok és folyadékok tárolására. Yaghi nyomdokain járva az elmúlt két évtizedben világszerte több mint 20 ezer féle FOM-et fejlesztettek ki kutatók. A készülék Forrás: MIT photo from laboratory of Evelyn Wang Akadnak közöttük, amelyeket gázok biztonságos és hatékony tárolására használnak: a BASF-nél például Yaghi egyik FOM-jét a biogázzal hajtott kamionok üzemanyagtartályában hasznosítaná, miután a kísérletek megmutatták, hogy a mátrixszal töltött tankok háromszor annyi metán tárolására képesek, mint amennyit egy hagyományos üzemanyagtartályba nagy nyomáson bele lehet préselni. Más FOM-ek füstgázokból kötik meg a széndioxidot, kémiai reakciókat katalizálnak a rajtuk megkötődött vegyületek között, és kőolaj-komponenseket választanak szét a finomító üzemekben. Így működik Yaghi a Berkeley-n dolgozó munkatársaival együtt 2014-ben állította elő cirkóniumból és adipinsavból azt az FOM-et, amely vízgőz megkötésére alkalmas, és felvetette az MIT mérnökének, Evelyn Wang-nak, hogy együttes erővel kifejleszthetnének egy, az új FOM-en alapuló vízgyűjtő berendezést. A Wang-ék által tervezett rendszerben a mintegy kilogrammnyi, por formájú FOM kristályt egy napfényelnyelő réteg és egy kondenzáló lemez közé préselik, s mindezt a külső levegő felé nyitott tartályban helyezik el. Ahogy a külső levegő keresztüláramlik a porózus mátrixon, a vízmolekulák nagy affinitással megkötődnek a kristályszemcséken. Röntgendiffrakciós vizsgálatok megmutatták, hogy a vízmolekulák az FOM-felszínen általában 8 molekulából álló, köbös csoportokba rendeződnek. A napsugárzás, amely a tartály tetején kialakított ablakon át lép be, felmelegíti a mátrixot, s ezzel a kötött vizet a kondenzáló lemez felé vezeti. A felmelegített vízgőz ezután lecsapódik a lemezen, amelynek hőmérséklete alacsonyabb, a külső levegőének megfelelő, és a lecsapódott vízcseppek egy gyűjtőtartályba csepegnek. „Találmányunk olyan új módot kínál a víznek a levegőből való kivonására, amely nem kíván nagy relatív légpáratartalmat, és sokkal energiahatékonyabb a korábbi megoldásoknál" – hangsúlyozta Wang. Yaghi hozzátette: a prototípussal csak a módszer alkalmazhatóságát kívánták bizonyítani, de a tényleges gyártásig még számos ponton javítani szeretnék a rendszert. A jelenleg használt FOM csak a száraz tömege 20 százalékának megfelelő mennyiségű vizet képes megkötni, míg más FOM-ek ennél akár 40 százalékkal jobban is teljesíthetnek. A mátrix jellemzőinek további finomhangolásával azt is beállíthatják, hogy magasabb vagy alacsonyabb páratartalom mellett működjön optimálisan a készülék. Forrás: Science Photo Library/PASIEKA/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Pasieka További kutatások jönnek „A dolog nem áll meg ott, hogy létrehoztunk egy passzív berendezést, amely csak áll és gyűjti a vizet, hanem lefektettük a kísérletes és elméleti alapjait a további kutatásnak, melynek során FOM-ek újabb ezreit tesztelhetjük le, s ezek között könnyen rábukkanhatunk a mostaninál jobbakra – fejtette ki Yaghi. – Komoly tartalékok vannak a rendszerben például az összegyűjthető víz mennyiségét illetően. Az előrelépés innentől már csupán további mérnöki munka kérdése." „Ha folyamatossá akarjuk tenni a vízellátást, kidolgozhatjuk a rendszernek egy olyan változatát, amely az éjszaka folyamán összegyűjtött nedvességet nappal alakítja vízzé – folytatta a professzor. – A napkollektort is áttervezhetjük úgy, hogy ezt az átalakítást a mostaninál sokkal gyorsabban végezze, azáltal, hogy több levegőt présel át a mátrixon. Most egyelőre csak meg akartuk mutatni, hogy ha valaki eltéved a sivatagban, ezzel a berendezéssel túl tud élni. Egy ember minimális vízszükséglete nagyjából egy kólásdoboznyi naponta. A rendszerünkkel kevesebb mint egy óra alatt összegyűjthető ez a mennyiség." Let's block ads! (Why?) Forrás...
