باحثون يطورون جهازا يولد المياه من الجو
الجمعة - 14 أبريل 2017
Fri - 14 Apr 2017
أوضح باحثون أنهم طوروا جهازا يستطيع توليد ماء سائل من الرطوبة الموجودة في الغلاف الجوي حتى وإن كان الهواء جافا.
وقال الباحثون تحت إشراف هيونهو كيم من معهد ماساشوسيتس للتقنية بكامبريدج الأمريكية في دراستهم التي نشرت في مجلة ساينس إن ضوء الشمس يكفي هذا الجهاز كمصدر للطاقة، وإن الجهاز يمكن أن يخفف من حدة مشكلة نقص المياه التي يعاني منها جزء من البشرية.
وأضاف الباحثون أن «ماء الغلاف الجوي مورد للمياه يعادل نحو 10% من المياه العذبة في بحيرات الأرض».
وقالوا إنه على الرغم من وجود محاولات علمية بالفعل تسعى لاستغلال بخار المياه في الجو كماء للشرب، إلا أن «هذه العمليات تتطلب غالبا إما وجود 100% من الرطوبة النسبية للهواء أو كمية كبيرة من الطاقة»، وأن الرطوبة النسبية لا تزيد عن 20% في المناطق التي بحاجة ماسة للماء في حين أن ضوء الشمس يتوفر غالبا بشكل واسع في هذه المناطق، مما جعلهم يختارون ضوء الشمس كمصدر وحيد للطاقة لنظامهم.
وأطلق الباحثون اسم MOF801- على المادة التي يستخدمونها في تجميع المياه وهو اختصار لتعبير «metal-organic framework» الذي يعني (الإطار المعدني العضوي) ويتكون من معدن الزركونيوم، مركب من الهيدروجين والأكسجين وملح حمض الفوماريك.
وعلى شكل مسحوق دقيق التبلور، فإن مادة MOF801- تكون الكثير من المسام وتوفر بذلك سطحا كبيرا جدا يستطيع امتصاص الرطوبة من الجو.
غير أن التحدي الذي واجه الباحثين خلال هذه العملية هو كيفية استعادة هذه الرطوبة مرة أخرى من هذه المسام وتجميعها بدون بذل الكثير من الطاقة.
ولإثبات جدوى تجربتهم، صنع الباحثون نموذجا أوليا بحجم 5 في 5 سنتمترات، وصل ضوء الشمس من خلال السطح الزجاجي للجهاز إلى مادة MOF801- وسخنها إلى نحو 65 درجة وهو ما يكفي لجعل جزء كبير من الرطوبة التي جمعت تتبخر من المادة. ثم سيل الباحثون بخار الماء على مكثف ثم تنقيطه إلى حاوية لاستخدامه فيما بعد.
ويعمل المكثف في وسط حراري درجته نحو 25 درجة مئوية ولا يحتاج لأن يبرد خصيصا لتكثيف الماء.
ويدعم تعاقب الليل والنهار مبدأ عمل الجهاز حيث يتجمع الماء ليلا على المادة وفي النهار يتبخر هذا الماء بسبب أشعة الشمس ويحول للمسيل، وبذلك يمكن توليد 8ر2 لتر ماء عن كل يوم وكل كيلوجرام من المادة وفقا لحسابات الباحثين بالنسبة للمناطق الجافة وفي وجود رطوبة نسبية بنسبة 20%.
ورأى أحد كبار الباحثين المشاركين في الدراسة من جامعة كاليفورنيا عمر ياجي أن الجهاز «يمثل نقلة نوعية في مهمة ترشيح مياه من الجو في ظل وجود رطوبة ضئيلة وهي المهمة الخاضعة للبحث منذ وقت طويل».
وقال الباحثون تحت إشراف هيونهو كيم من معهد ماساشوسيتس للتقنية بكامبريدج الأمريكية في دراستهم التي نشرت في مجلة ساينس إن ضوء الشمس يكفي هذا الجهاز كمصدر للطاقة، وإن الجهاز يمكن أن يخفف من حدة مشكلة نقص المياه التي يعاني منها جزء من البشرية.
وأضاف الباحثون أن «ماء الغلاف الجوي مورد للمياه يعادل نحو 10% من المياه العذبة في بحيرات الأرض».
وقالوا إنه على الرغم من وجود محاولات علمية بالفعل تسعى لاستغلال بخار المياه في الجو كماء للشرب، إلا أن «هذه العمليات تتطلب غالبا إما وجود 100% من الرطوبة النسبية للهواء أو كمية كبيرة من الطاقة»، وأن الرطوبة النسبية لا تزيد عن 20% في المناطق التي بحاجة ماسة للماء في حين أن ضوء الشمس يتوفر غالبا بشكل واسع في هذه المناطق، مما جعلهم يختارون ضوء الشمس كمصدر وحيد للطاقة لنظامهم.
وأطلق الباحثون اسم MOF801- على المادة التي يستخدمونها في تجميع المياه وهو اختصار لتعبير «metal-organic framework» الذي يعني (الإطار المعدني العضوي) ويتكون من معدن الزركونيوم، مركب من الهيدروجين والأكسجين وملح حمض الفوماريك.
وعلى شكل مسحوق دقيق التبلور، فإن مادة MOF801- تكون الكثير من المسام وتوفر بذلك سطحا كبيرا جدا يستطيع امتصاص الرطوبة من الجو.
غير أن التحدي الذي واجه الباحثين خلال هذه العملية هو كيفية استعادة هذه الرطوبة مرة أخرى من هذه المسام وتجميعها بدون بذل الكثير من الطاقة.
ولإثبات جدوى تجربتهم، صنع الباحثون نموذجا أوليا بحجم 5 في 5 سنتمترات، وصل ضوء الشمس من خلال السطح الزجاجي للجهاز إلى مادة MOF801- وسخنها إلى نحو 65 درجة وهو ما يكفي لجعل جزء كبير من الرطوبة التي جمعت تتبخر من المادة. ثم سيل الباحثون بخار الماء على مكثف ثم تنقيطه إلى حاوية لاستخدامه فيما بعد.
ويعمل المكثف في وسط حراري درجته نحو 25 درجة مئوية ولا يحتاج لأن يبرد خصيصا لتكثيف الماء.
ويدعم تعاقب الليل والنهار مبدأ عمل الجهاز حيث يتجمع الماء ليلا على المادة وفي النهار يتبخر هذا الماء بسبب أشعة الشمس ويحول للمسيل، وبذلك يمكن توليد 8ر2 لتر ماء عن كل يوم وكل كيلوجرام من المادة وفقا لحسابات الباحثين بالنسبة للمناطق الجافة وفي وجود رطوبة نسبية بنسبة 20%.
ورأى أحد كبار الباحثين المشاركين في الدراسة من جامعة كاليفورنيا عمر ياجي أن الجهاز «يمثل نقلة نوعية في مهمة ترشيح مياه من الجو في ظل وجود رطوبة ضئيلة وهي المهمة الخاضعة للبحث منذ وقت طويل».
