Kolejki po wodę (z powietrza)

Tym razem nie chodzi o kolejki do wyschniętych studni. Od zamówień nie mogą opędzić się wynalazcy urządzenia do produkcji wody z powietrza.

Omar Yaghi, profesor chemii Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, dobrze wie, jak cenna jest woda. Urodził się w Jordanii i pamięta z dzieciństwa, że wodociąg dostarczał ją tylko przez kilka godzin w tygodniu. „Musieliśmy dbać o każdą kroplę. Woda była bezcenna” – opowiadał brytyjskiemu tygodnikowi „New Scientist”. Nie zaskakuje więc, że zajął się opracowywaniem związków, które mogą pochłaniać wodę z powietrza.

MOF, szkielety metaloorganiczne, zbierają wodę

Tak zwane szkielety metaloorganiczne (po angielsku metal organic frameworks, w skrócie MOF) to krystaliczne polimery, w których cząsteczki metali połączone są organicznymi mostkami. Struktura takich związków przypomina gąbkę, doskonale więc pochłaniają gazy lub ciecze. Mają dodatkową zaletę – do mikroskopijnych otworów może pasować jeden konkretny związek chemiczny.

Yaghi wraz z innymi naukowcami z uniwersytetu w Berkeley dwa lata temu stworzył połączenie atomów cyrkonu i cząsteczek kwasu adypinowego, które doskonale absorbuje parę wodną. Dwa lata temu opracowali urządzenie do nocnego zbierania wilgoci z powietrza. W dzień gdy ogrzewało je słońce, parująca woda skraplała się na ścianach urządzenia. Naukowcy przez rok testowali prototyp na dachu Arizona State University w Tempe. Otrzymywali wodę nawet w pustynnych warunkach, choć trzeba przyznać, że było jej niewiele.

Glin zamiast cyrkonu: woda taniej, szybciej i więcej

Teraz ta sama grupa naukowców donosi, że udało im się opracować lepszy związek metaloorganiczny. Po pierwsze, zamiast drogiego cyrkonu wykorzystali powszechnie występujący, więc znacznie tańszy glin. Po drugie, nowy materiał pochłania o jedną trzecią wody więcej. Po trzecie zaś, robi to szybciej. Na samym urządzeniu z kolei zamontowano panele fotowoltaiczne. Napędzają wiatraczki, które zwiększają przepływ powietrza przez pochłaniający wodę materiał, a także nieznacznie podgrzewają materiał, by uwalniał wodę. W ten sposób produkcja wody z powietrza nie jest już zależna od rytmu dnia i nocy – produkuje wodę stale.

Podczas testów na pustyni Mojave, gdzie wilgotność w dzień oscyluje wokół 10 proc., nowe urządzenie produkowało 0,7 litra wody dziennie na kilogram wynalezionego przez badaczy materiału. W mniej pustynnych, choć nadal suchych warunkach (przy wilgotności rzędu 30 proc.) było to już 1,3 litra. To z pozoru niewiele, ale jak piszą naukowcy, nawet tyle to bardzo dużo tam, gdzie wody nie ma wcale. Pamiętajmy przy tym, że mówimy o ilości wody na kilogram pochłaniającego parę wodną związku, dwa kilogramy to dwukrotnie więcej.

Zamienić pustynie w oazy

Badacze zamierzają zbudować urządzenie wielkości kuchenki mikrofalowej, które produkować będzie do 10 litrów wody dziennie (to połowa tego, co Światowa Organizacja Zdrowia uznaje za niezbędne, by zaspokoić pragnienie i potrzeby higieniczne jednej osoby). Ale naukowcy w planach mają też urządzenie wielkości lodówki, które produkować ma od 200 do 250 litrów (to już tyle, ile wystarcza do zaspokojenia potrzeb gospodarstwa domowego w krajach rozwiniętych czy nawodnienia niewielkiego poletka). W perspektywie kilku lat chcą też opracować urządzenia, które będą mogły zaspokajać zapotrzebowanie na wodę całych wiosek, czyli produkować 20 tys. litrów dziennie.

Jak mówi wynalazca materiału i współtwórca urządzenia, pytania o nie napływają niemal codziennie od osób i instytucji z całego świata: od krajów śródziemnomorskich i Bliskiego Wschodu, przez Amerykę Środkową i Południową, po Australię. W sam projekt udoskonalenia urządzenia (poprzez program współpracy naukowo-technologicznej z uniwersytetem) zaangażowała się finansowo Arabia Saudyjska.

Omar Yaghi mówi: „W atmosferze jest niemal tyle samo wody co w rzekach i jeziorach całego świata. Zbieranie wody z powietrza może zamienić pustynie w oazy”.

Woda z powietrza – w samą porę

Trudno oprzeć się wrażeniu, że odkrycie odpowiedniego związku i technologia produkcji wody z powietrza przychodzi we właściwym czasie. Już teraz 3,6 mld ludzi na świecie ma trudności z dostępem do wody przynajmniej przez miesiąc w roku. Zeszłoroczny dokument United Nations World Water Development Report ostrzegał, że w połowie stulecia z takim problemem będzie borykać się już 5 mld, czyli połowa ludności. Urządzenia takie jak Yaghiego mogą okazać się niezbędne.