نحن نعتبر أنه من البديهي أنه إذا فتحت الصنبور سيخرج الماء، ولكن هذا ليس هو الحال على نطاق عالمي.
في الواقع، تشير التقديرات إلى أن حوالي ثلثي سكان العالم يعانون من نقص المياه، وأنه "بحلول عام 2030، لن يتم تلبية حوالي 40% من الطلب السنوي على المياه في العالم".
وحتى في اليابان، حيث توجد مرافق إمدادات المياه، ستظل المياه غير متوفرة بشكل كافٍ في المناطق المتضررة.
ولمواجهة هذه التحديات، طوّرت شان-يو لي وفريقها في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في الولايات المتحدة الأمريكية نظامًا جديدًا لجمع المياه من الغلاف الجوي.
ويُعتقد أن هذا النظام قادر على إنتاج مياه صالحة للشرب أكثر بمرتين إلى خمس مرات من الأنظمة التقليدية، ومن المرجح أن يعمل في المناطق القاحلة للغاية مثل الصحاري.
نُشرت تفاصيل البحث في المجلة العلمية ACS Energy Letters في 26 يونيو 2024.
"زعانف" صغيرة ممتزة تجمع الرطوبة بدلاً من السباحة في الماء
https://www.eurekalert.org/news-releases/1048856
حصاد مياه الشرب من الهواء باستخدام زعانف ماصة مبتكرة.
https://scitechdaily.com/harvesting-drinking-water-from-air-with-innovative-absorbent-fins/
تصميم حاصدة مياه مدمجة متعددة الحلقات عالية الأداء في الغلاف الجوي للبيئات القاحلة
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c01061
ياسوهيرو أوكورا
ياسوهيرو أوكورا
متخصص في المجالات المتعلقة بالتكنولوجيا. يحب فهم الهياكل مثل الهياكل الميكانيكية والبيولوجية والاجتماعية. كما أنه مفتون بالألعاب العلمية والغامضة. هوايته هي القراءة، وهو من النوع الذي يبدأ القراءة في الصباح.
قسم تحرير نازولوجيا نازولوجيا
محرر نازولوجيا محرر نازولوجيا
جدول المحتويات
كيفية تجميع المياه من الجو للحصول على مياه الشرب
نظام جديد لتوليد المياه مع صفائح نحاسية محصورة بينهما! أكثر كفاءة بمرتين إلى خمس مرات من الأنظمة التقليدية
كيفية جمع الماء من الغلاف الجوي للحصول على مياه الشرب
كيف يمكن الحصول على الماء في الصحراء؟ / الائتمان:كانفا
توجد عدة طرق للحصول على مياه الشرب في المناطق التي تعاني من ندرة المياه.
على سبيل المثال، هناك تقنيات لتصفية المياه الموحلة القذرة لجعلها صالحة للشرب، أو لتحويل مياه البحر إلى مياه عذبة.
ومع ذلك، تفترض هذه التقنيات وجود كمية من المياه، سواء كانت قذرة أو تحتوي على ملح، في المنطقة.
فكيف يمكن إذن الحصول على مياه الشرب في مناطق مثل الصحاري حيث الجفاف الشديد وعدم وجود برك مياه؟
كإحدى الطرق للقيام بذلك، يبحث العلماء منذ فترة طويلة في "أنظمة تجميع المياه من الهواء".
وينطوي ذلك على استخدام "مواد ماصة" تمتص الرطوبة من الهواء لتجميع المياه، ثم يتم تسخينها بواسطة الشمس أو مصادر حرارية أخرى لاستخراجها.
تلتقط المواد الماصة الماء من الهواء. الصورة / الائتمان: شيانغيو لي (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) وآخرون، ACS Energy Letters (2024)
الزيوليت هي معادن ذات مسام مجهرية.
إن قرب جزيئات الماء من حجم مسام الزيوليت يعني أن الزيوليت لديه قدرة امتصاص عالية جدًا لجزيئات الماء، مما يسمح له بالتقاط جزيئات الماء من الهواء الرطب.
ومع ذلك، لاستخراج الماء من الزيوليت، يجب حتمًا تسخينه، وهو أمر غير فعال بالطرق التقليدية القائمة على ضوء الشمس.
لذا أراد لي وفريقه هذه المرة استخدام الحرارة المهدرة بدلاً من ضوء الشمس.
والحرارة المهدرة هي نوع من الطاقة الفائضة المتولدة في العمليات الصناعية ومحطات توليد الطاقة، والتي عادة ما يتم إهدارها.
(في الأعلى) التدفئة باستخدام ضوء الشمس؛ (في الأسفل) التدفئة باستخدام الحرارة المهدرة ومصادر أخرى. العديد من دورات الامتزاز والتصريف الفعالة. / الائتمان: شيانغيو لي (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) وآخرون، رسائل الطاقة ACS Energy Letters (2024)
يمكن أن يؤدي دمج أنظمة توليد المياه مع البنى التحتية القائمة التي تولد الحرارة المهدرة، مثل المصانع والمباني الأخرى ومركبات النقل، إلى تسريع دورات الامتزاز ونزع الماء في الممتزات، كما هو موضح في الرسم البياني أعلاه.
وبالمناسبة، فإن استخدام الحرارة المهدرة من شأنه أيضًا أن يقلل من التأثير البيئي، مما يجعله أكثر قيمة باعتباره "نظامًا مستدامًا لإمدادات المياه".
وتستخدم عدة مواد لهذا الممتزات، على سبيل المثال يستخدم "الزيوليت" في بعض الأحيان.
أنظمة جديدة لتوليد المياه مع صفائح نحاسية في الوسط! 2-5 مرات أكثر كفاءة من الأنظمة التقليدية.
صمم فريق البحث نظامًا جديدًا لا يستخدم الحرارة المهدرة فحسب، بل يسعى أيضًا إلى تحقيق المزيد من المكاسب في الكفاءة.
يستخدم نظامهم الجديد زعانف الامتزاز النحاسية.
نظام جديد لتجميع المياه. صفائح نحاسية محصورة بين الزعانف / الائتمان: شيانغيو لي (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) وآخرون، ACS Energy Letters (2024).
يتم طلاء سطح الزعانف بمادة الزيوليت كمادة ماصة، كما في السابق.
ثم، من خلال ترتيب عدة زعانف رقيقة على مسافة صغيرة من بعضها البعض، يتم توسيع السطح الذي يتلامس معه الهواء الرطب، مما يتيح امتصاص الماء بكفاءة.
بالإضافة إلى ذلك، يتم وضع ألواح نحاسية داخل الزعانف.
يتم تسخين الزعانف باستخدام الحرارة المهدرة، وتتمتع الألواح النحاسية بمزايا من حيث التوصيل الحراري العالي ومقاومة التآكل، وبالتالي فإن إدخال الألواح النحاسية داخل الزعانف يزيد من كفاءة دورة "امتزاز" الماء و"إطلاقه بالتسخين".
وفي تجربة لإثبات صحة المفهوم أجراها فريق البحث، تم استخدام جهاز يحتوي على 10 زعانف متباعدة بمسافة 2 مم تقريبًا.
نظام جديد لتوليد مياه الشرب من الهواء. أكثر كفاءة بمقدار 2-5 مرات من الأنظمة التقليدية / الائتمان: شيانغيو لي (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) _ "زعانف" صغيرة ممتزة تجمع الرطوبة بدلاً من السباحة في الماء (2024 EurekAlert)
في هذا الجهاز، كانت الزعانف مشبعة بالرطوبة في غضون ساعة ويمكن إطلاق الماء عن طريق التسخين.
ومن خلال تكرار 24 دورة تجميع وإطلاق، وجد أنه يمكن إنتاج 1.3 لتر من مياه الشرب يوميًا لكل لتر من المادة الماصة في بيئة ذات رطوبة بنسبة 30%.
وهذا أكثر كفاءة بمرتين إلى خمس مرات من الأنظمة التقليدية.
وعلاوة على ذلك، نظرًا لأنه يستخدم الحرارة المهدرة، فهو أيضًا موفر جدًا للطاقة.
إذا تطور هذا النظام الجديد، فسيكون قادرًا على توفير مياه الشرب في المناطق التي تعاني من نقص حاد في المياه.
وقد يكون مفيدًا بشكل خاص في المناطق القاحلة مثل الصحاري، حيث تُعقد عليه آمال كبيرة.
0 コメント:
コメントを投稿