جهاز يعمل بالطاقة الشمسية لتوليد المياه من الهواء

قد يخفف مشكلة الجفاف في دول عدة

قال باحثون أميركيون إنهم طوّروا جهازاً يستطيع توليد ماء سائل من الرطوبة الموجودة في الغلاف الجوي، حتى وإن كان الهواء جافاً، حسبما نقلت وكالة الأنباء الألمانية، أمس.
وأوضح البحث، الذي تم تحت إشراف هيونهو كيم من معهد ماساتشوسيتس للتقنية بمدينة كمبردج الأميركية، ونُشِر أمس في مجلة «ساينس» أن ضوء الشمس يكفي هذا الجهاز مصدراً للطاقة، وإن الجهاز يمكن أن يخفف من حدة مشكلة نقص المياه التي يعاني منها جزء من البشرية. وأضافت الدراسة أن «ماء الغلاف الجوي مورد للمياه يعادل نحو 10 في المائة من المياه العذبة في بحيرات الأرض».
وقال الباحثون إنه على الرغم من وجود محاولات علمية بالفعل تسعى لاستغلال بخار المياه في الجو كماء للشرب، فإن «هذه العمليات تتطلب غالباً إما وجود 100 في المائة من الرطوبة النسبية للهواء، أو كمية كبيرة من الطاقة»، وأن الرطوبة النسبية لا تزيد عن 20 في المائة في المناطق التي بحاجة ماسَّة للماء، في حين أن ضوء الشمس يتوفر غالباً بشكل واسع في هذه المناطق، مما جعلهم يختارون ضوء الشمس مصدراً وحيداً للطاقة لنظامهم.
وأطلق الباحثون اسم MOF801 - على المادة التي يستخدمونها في تجميع المياه وهو اختصار لتعبير ««metal - organic framework، الذي يعني «الإطار المعدني العضوي»، ويتكون من معدن الزركونيوم مركب من الهيدروجين والأكسجين وملح حمض الفوماريك.
وعلى شكل مسحوق دقيق التبلور فإن مادة MOF801 - تُكوِّن الكثير من المسام وتوفر بذلك سطحاً كبيراً جداً يستطيع امتصاص الرطوبة من الجو.
غير أن التحدي الذي واجَهَ الباحثين خلال هذه العملية هو كيفية استعادة هذه الرطوبة مرة أخرى من هذه المسام وتجميعها دون بذل كثير من الطاقة.
لإثبات جدوى تجربتهم صنع الباحثون نموذجاً أولياً بحجم 5 في 5 سنتيمترات. وصل ضوء الشمس من خلال السطح الزجاجي للجهاز إلى مادة MOF801 - وسخنها إلى نحو 65 درجة، وهو ما يكفي لجعل جزء كبير من الرطوبة التي تم تجميعها تتبخر من المادة. ثم قام الباحثون بتسييل بخار الماء على مكثف، ثم تنقيطه إلى حاوية لاستخدامه فيما بعد.
ويعمل المكثف في وسط حراري درجته نحو 25 درجة مئوية، ولا يحتاج لأن يبرد خصيصاً لتكثيف الماء.
ويدعم تعاقب الليل والنهار مبدأ عمل الجهاز، حيث يتجمع الماء ليلاً على المادة، وفي النهار يتبخر هذا الماء بسبب أشعة الشمس، ويتم تحويله للمسيِّل، وبذلك يمكن توليد 2.8 لتر ماء عن كل يوم وكل كيلوغرام من المادة وفقاً لحسابات الباحثين بالنسبة للمناطق الجافة، وفي وجود رطوبة نسبية بنسبة 20 في المائة.
ورأى عمر ياجي، أحد كبار الباحثين المشاركين في الدراسة من جامعة كاليفورنيا بمدينة بركلي، أن الجهاز «يمثل نقلة نوعية في مهمة ترشيح مياه من الجو في ظل وجود رطوبة ضئيلة، وهي المهمة الخاضعة للبحث منذ وقت طويل».
وأوضح ياجي أن هناك موادّ أكثر فعالية في امتصاص بخار الماء من المادة المذكورة، وقال إن هناك كثيراً من الإمكانيات لزيادة كمية الماء المجمَّع «ولكن ذلك يتوقف فقط على تطوير تصميم الجهاز».