طوّر مهندسون من المعهد الملكي للتكنولوجيا في ملبورن بأستراليا، بالتعاون مع باحثين صينيين، جهازاً قادراً على جمع الماء من الهواء حتى في ظروف الرطوبة المنخفضة، وذلك باستخدام الطاقة الشمسية فقط.
وأوضح الباحثون وفق النتائج التي نُشرت الجمعة بدورية «Journal of Cleaner Production» أن الجهاز يمكن أن يُحدث فارقاً كبيراً في المناطق التي تعاني من شح المياه أو في أعقاب الكوارث الطبيعية التي تُدمّر شبكات المياه، وتعتمد آلية عمل الجهاز على مبدأ بسيط يجمع بين الخصائص الإسفنجية للخشب وبعض المواد المضافة التي تزيد من كفاءة امتصاص المياه وإطلاقها. ويتكون من هيكل طبيعي مصنوع من خشب البالسا، المعروف بخفة وزنه وبنيته المسامية، بعد تعديله خصيصاً لامتصاص الرطوبة من الهواء وإطلاقها عند الحاجة. ويُوضع هذا الهيكل داخل كأس مزوّد بغطاء مقبب وصينية مضادة للتلوث ونظام تبريد، إلى جانب نظام تنشيط يعمل بالطاقة الشمسية.
وعند فتح الغطاء العلوي للجهاز، يبدأ الهيكل الإسفنجي في امتصاص الرطوبة الموجودة في الهواء، وتُخزن المياه داخل المادة الإسفنجية. وعند تعريض الجهاز لأشعة الشمس، تطلق المادة المياه التي امتصتها بفعل الحرارة، فتتحول إلى سائل يُجمع في الكأس الموجود أسفله. وتتم هذه العملية تلقائياً عند إغلاق الغطاء وتعريض الجهاز للشمس؛ مما يجعل الآلية فعالة في مختلف الظروف المناخية.
ويتكوّن الجهاز من مزيج ذكي من العناصر مثل «كلوريد الليثيوم»، وجسيمات نانوية من أكسيد الحديد، وطبقات أنبوبية كربونية دقيقة، مدعومة بتصميم هندسي مبتكر. كما استُخدم الذكاء الاصطناعي لتحسين أداء الجهاز، من خلال ضبط قدرته على امتصاص وإطلاق المياه وفق التغيرات البيئية.
وأظهر الجهاز كفاءة عالية في امتصاص وإطلاق المياه في ظروف تتراوح بين 30 و90 في المائة من الرطوبة، ودرجات حرارة بين 5 و55 درجة مئوية؛ مما يجعله مثالياً للاستخدام حتى بالبيئات القاحلة. وأثبت كفاءته بعد 10 دورات متتالية من الامتصاص والإطلاق، حيث لم يتجاوز تراجع الأداء 12 في المائة.
ووفق الباحثين، يتميّز الجهاز بنظام تحكم ذكي يعتمد على الذكاء الاصطناعي لزيادة كفاءة التشغيل، بما يضمن أداءً مستداماً وفعالاً. وأضافوا أن الميزة الأهم للجهاز تكمن في إمكانية تصنيعه على نطاق واسع وبكلفة منخفضة، بفضل اعتماد المادة الأساسية على خشب البالسا المتوفر والرخيص والقابل للتحلل، وهذه الخصائص تجعله قابلاً للاستخدام في تطبيقات واقعية، مثل جمع المياه في المناطق النائية أو القاحلة.
ويأمل الباحثون في توسيع نطاق استخدام الجهاز، إما من خلال تكبير وحداته الحالية (بحجم 15 مليمتراً مكعباً)، وإما عبر تركيب شبكة من الوحدات الصغيرة لاستخدامها بحالات مثل الكوارث الطبيعية التي تعيق إمدادات المياه.
يشار إلى أن الفريق يُجري حالياً محادثات مع شركاء صناعيين لتصنيع نماذج تجريبية واختبارها ميدانياً، ويطمحون لدمج النظام بمستشعرات ذكية، إضافة لتخزين الطاقة الحرارية لتشغيله ليلاً.
