طور باحثون من جامعة شنغهاي جياو تونغ في الصين تقنية جديدة واعدة، لتجميع المياه من الغلاف الجوي تعمل بالطاقة الشمسية.
ويمكن أن تساعد هذه التقنية الجديدة في توفير ما يكفي من مياه الشرب للناس للبقاء على قيد الحياة في المناطق الجافة الصعبة.
ويعيش حالياً أكثر من 2.2 مليار شخص في بلدان تعاني من الإجهاد المائي، وتشير تقديرات الأمم المتحدة إلى أن 3.5 مليون شخص يموتون كل عام بسبب أمراض مرتبطة بالمياه. ونظرًا لأن المناطق الأكثر احتياجًا إلى مياه الشرب المحسنة تقع أيضًا في بعض أكثر الأماكن المشمسة في العالم، فهناك اهتمام قوي بتسخير ضوء الشمس للمساعدة في الحصول على مياه نظيفة.
ونشر الباحثون نتائج بحثهم وما توصلوا إليه في مجلة Applied Physics Review، فيما يقول المؤلف روتشو وانغ: “يمكن استخدام تقنية حصاد المياه الجوية هذه لزيادة الاحتياجات اليومية من إمدادات المياه، مثل مياه الشرب المنزلية، والمياه الصناعية، ومياه النظافة الشخصية”.
التغلب على التحديات التقليدية
تاريخيًا، واجه الباحثون تحديات عند حقن الملح في الهلاميات المائية حيث أن المحتوى العالي من الملح يقلل من قدرة التورم في الهلاميات المائية بسبب تأثير التمليح، وقد أدى ذلك إلى تسرب الملح وانخفاض قدرة امتصاص الماء.
ويتابع وانغ: “لقد انبهرنا أنه حتى عندما تم حقن ما يصل إلى 5 جرامات من الملح في جرام واحد من البوليمر، حافظ الجل الناتج على انتفاخ جيد وخصائص احتجاز الملح”.
وقام الباحثون بتصنيع هلام فائق الاسترطاب باستخدام مشتقات نباتية وأملاح استرطابية قادرة على امتصاص كمية لا مثيل لها من الماء والاحتفاظ بها، علماً بأن كيلوجرام واحد من الهلام الجاف يمكن أن يمتص 1.18 كيلوجرام من الماء في البيئات الجوية القاحلة وما يصل إلى 6.4 كيلوجرام في البيئات الجوية الرطبة.
وكان تحضير هذا الجل الاسترطابي بسيطًا وغير مكلف، وبالتالي سيكون مناسبًا للتحضير على نطاق واسع. بالإضافة إلى ذلك، اعتمد الفريق نموذجًا أوليًا مزودًا بغرفتي الامتزاز والتكثيف، اللتين تم تكوينهما بالتوازي، كما استخدموا محركًا توربينيًا في غرفة التكثيف لزيادة استخلاص الماء الممتص إلى أكثر من 90%.
التطبيقات المستقبلية والتحسينات
وسيعمل الفريق على تحقيق الامتزاز والامتصاص المتزامنين باستخدام الطاقة المتجددة لتعظيم إنتاجية المياه اليومية لكل وحدة كتلة من المادة الماصة لزيادة تحسين أداء النظام للتطبيقات العملية في توليد المياه.
بالإضافة إلى إنتاج المياه يوميًا، يمكن للمواد الماصة التي تحصد مياه الغلاف الجوي أيضًا أن تلعب دورًا مهمًا في التطبيقات المستقبلية مثل إزالة الرطوبة، والري الزراعي، والإدارة الحرارية للأجهزة الإلكترونية.
اقرأ أيضاً:
أهم مشروعات الطاقة الشمسية في المملكة
هكذا سنبحر في المستقبل.. الأشرعة ستعمل بالطاقة الشمسية في 2030
ما هي الطاقة الشمسية الفضائية التي نجح علماء في نقلها للأرض للمرة الأولى؟
