Як сонячна енергія перетворює повітря на питну воду

Нобелівський лауреат із хімії Омар Ягі оголосив про запуск автономного водозбірного пристрою, що може добувати до тисячі літрів чистої води на добу навіть у пустелях. Інновація заснована на відкритій ним галузі ретикулярної хімії та матеріалах типу МОФ (метал‑органічні каркаси). Вони мають надзвичайно велику внутрішню площу — кілька грамів можуть перекрити футбольне поле. Саме тому NASA у своїх життєзабезпечувальних системах на МКС прагне переробляти 98 % води й розглядає подібні рішення для майбутніх баз на Місяці та Марсі, де доставлення води із Землі є дорогим та енергоємним завданням.

MOF
Твердофазне уловлювання CO₂: пористі матеріали вибірково зв’язують молекули вуглекислого газу з повітря. Джерело: atoco

Машина Ягі, створена його компанією Atoco, розміщується у стандартному вантажному контейнері та працює виключно від сонячного тепла. Коли повітря проходить через модуль з МОФ, молекули води затримуються у мікропорах, після чого невеликий нагрів вивільняє вологу у вигляді пари, що конденсується у чисту воду. Вперше подібний пристрій на польових випробування в Долині Смерті забезпечував 210–285 г води на кг сорбенту на добу, працюючи лише на сонячному світлі. Цей результат подвоїв ефективність попередніх пасивних систем.

Космос для кожного

Магазин від Universe Space Tech

Комплект журналів Сонце, Місяць та Марс

До товару
Омар Ягі — професор хімії в Каліфорнійському університеті в Берклі. Фото: Brittany Hosea-Small/AP

Atoco планує комерційну серію пристроїв: автономні версії видаватимуть до 1000 л води щодня, а підключені до мережі — від 2 до 4 тис. л. За даними ООН, понад 2 млрд людей не мають доступу до безпечної питної води. Розмір коробки‑генератора та відсутність потреби у мережевій електроенергії дозволяють доставити його в ізольовані громади чи на острови після ураганів. Омар Ягі, що виріс у біженському поселенні в Йорданії, де вода постачалася раз на тиждень, мріє про доступну воду для всіх — так само, як сонячні панелі дали людям власну електроенергію.

Як це працює? МОФ — це кристалічні губки зі структурою, яку Ягі називає ретикулярною. Повітря проходить через картридж із цим матеріалом, і водяна пара адсорбується на внутрішніх поверхнях. Коли каркас нагрівається сонцем чи низькоякісним теплом, молекули відриваються від пор і перетворюються на насичену пару; вона конденсується на охолодженій поверхні, утворюючи воду. Цикл повторюється без електрики й зі швидкою регенерацією, що робить систему придатною як для домашнього, так і для космічного використання.

Ретикулярні матеріали (MOF/COF): пориста решітка, що вибірково захоплює молекули води з повітря. Джерело: atoco

Чому це важливо? На Міжнародній космічній станції існує система ECLSS, яка рециклює 98  % води екіпажу. Однак під час далеких експедицій на Місяць чи Марс навіть невелика втрата може виявитися критичною. МОФ‑збирачі Ягі можуть доповнити замкнуті цикли, витягуючи воду з розрідженої атмосфери або реголіту. Оскільки пристрій працює від сонячної енергії й не потребує компресорів чи фреону, він придатний для ізольованих баз і може забезпечити резервне джерело води, що підвищує автономність колоній.

За матеріалами theguardian

Новини інших медіа
Чорні діри постійно поглинають одна одну для виживання
Прихована загроза у космосі: як виявити супутник з ядерною зброєю
Космічні самітники виявились попередниками зоряних систем
Нейтрино можуть народжуватися всередині загадкових червоних цяток
Ядерну батарею для супутників вперше випробовують у космосі
В архівах TESS вперше виявили планету методом мікролінзування
Космічний апарат NASA New Horizons успішно вийшов із найдовшої гібернації та перебуває у справному стані
Вибухи феєрверків на День незалежності у США помітили з борту МКС
Відставка після тріумфу Artemis II: Джеремі Гансен залишає загін астронавтів
Найбільша пара чорних дір утворила гігантську порожнечу