جهاز لحصاد الرطوبة يمتص ماء الشرب من الهواء

ندرة المياه ستصبح قريباً مشكلة من الماضي

«حاصد المياه» الجديد

طوّر باحثون من جامعة كاليفورنيا في بيركلي جهازاً لحصاد المياه يستخرج مياه الشرب من الهواء الصحراوي وفي الأجواء قليلة الرطوبة بتكلفة منخفضة. ويأتي هذا الابتكار على شكل «صندوق متواضع» يكتفي بأشعة الشمس مصدراً للطاقة التي يحتاجها للعمل.
- مياه من الهواء
وقال عمر ياغي الأردني الأصل، البروفسور في الكيمياء في الجامعة، مخترع التقنية التي يعمل بها الجهاز: «لا شيء يشبه هذا الابتكار» حتى الآن. يعمل جهاز حصاد المياه هذا على جمع المياه في الصحراء في درجة حرارة المحيط ويكتفي بأشعة الشمس المتوفرة دون الحاجة إلى أي مصدر آخر للطاقة. وأضاف أن «هذه العملية التي تبدأ في المختبر وتنتهي في الصحراء، أتاحت لنا تحويل عملية حصاد المياه من ظاهرة مثيرة للاهتمام إلى علم حقيقي».
يستخدم هذا الحاصد مكوّنا يعرف بالهيكل الفلزي - العضوي يحتوي على مادة مسامية ذات قدرة عالية على الامتصاص. وتحبس هذه التقنية جزيئات المياه حتى في أجواء الرطوبة المنخفضة ثمّ تنقلها إلى إناء، تتحوّل فيه بسرعة إلى مياه نظيفة قابلة للشرب. وقال ياغي: «إن العامل الأهم في هذا الابتكار هو قدرته على العمل في الأجواء القليلة الرطوبة في المناطق الصحراوية حول العالم».
ويصنع الهيكل الفلزي - العضوي (MOF - 801) المستخدم حالياً من معدن الزركونيوم الباهظ الثمن. ويتوقع الباحثون بفضل هذا الهيكل أن يتمكنوا أخيراً من حصاد نحو 200 ملليلتر من المياه في الكيلوغرام الواحد من الهيكل. ولكنّ ياغي نجح في تطوير هيكل جديد مصنوع بغالبيته من الألمونيوم، بتكلفة أقل بـ150 مرة من الزركونيوم، يستطيع التقاط كمية مضاعفة من المياه في الاختبارات.
ويشرح ياغي: «شهدنا اهتماماً كبيراً بتسويق هذا الابتكار، وهناك شركات ناشئة كثيرة بدأت فعلياً بتطوير جهاز حصاد للمياه لأهداف تجارية». وساهم الألمونيوم في زيادة عمليّة هذا الهيكل في إنتاج المياه بسبب انخفاض كلفته.
وينتشر الهيكل الفلزي - العضوي على سطح الصندوق الداخلي ويعمل كالإسفنجة، ويجمع الصندوق الخارجي المياه الراشحة نتيجة ارتفاع درجات الحرارة.
- مبدأ العمل
كيف يعمل جهاز حصاد المياه؟ يتألف جهاز حصاد المياه من صندوق موضوع في صندوق آخر. وعندما ينتشر الهواء المحيط عبر الهيكل الفلزي - العضوي، تتصل جزيئات المياه بالأسطح الداخلية. وكانت دراسات البلورات بالأشعة السينية قد أظهرت أن جزيئات بخار المياه تتجمع غالباً في مجموعات من ثمانية لتشكّل مكعبات.
ترفع أشعة الشمس التي تدخل عبر النافذة درجة حرارة الهيكل وتدفع المياه المجتمعة باتجاه المكثّف، الذي تعادل حرارته درجة الحرارة الخارجية. ويتكثف البخار على شكل سائل ويقطر في الإناء. ويمكن للمادة أن تعطي فعالية أكبر في ظلّ درجات رطوبة أعلى أو أدنى. ويخطط الباحثون لإجراء الاختبار الميداني التالي في أواخر هذا الصيف في منطقة «ديث فالي» (وادي الموت)، حيث يمكن لدرجات الحرارة أن تصل إلى 110 درجات مئوية.