البيئة والطاقة

جهاز شمسي يَستخلص الماء العذب من الهواء الجاف

حسَّن فريق من معهد ماساتشوستس للتقنية وغيره نظامًا كان ابتكره قبلئذ بعض أعضاء الفريق نفسه، يَستخلص ماءً عذبًا من الهواء وإن كان في منطقة جافة، اعتمادًا على حرارة الشمس أو غيرها، وطوَّره وحسَّن إنتاجه للمناطق المحدودة المياه والكهرباء.

كانت إيفلين وانج، رئيسة قسم الهندسة الميكانيكية بالمعهد، صمَّمت هي وزملاؤها جهازًا ذا مادة تمتص الرطوبة مساءً، وتُسخن الشمس سطحها نهارًا، فتخلق فرقًا حراريًّا بين أعلاها وأسفلها، فتُخرج المادة ماءها؛ لكن ابتكار الجهاز تطلَّب مادة ثمينة محدودة سوقيًّا تُدعى «هيكلًا فلزيًّا عضويًّا،» وأيضًا لم يكن إنتاجه المائي كافيًّا عمليًّا.

فأضاف الفريق مرحلة امتصاص وتكثيف ثانية من تصميم طالبة الدراسات العليا ألينا لابوتين، واستبدل بالهيكل الفلزي العضوي مادة الزيوليت المنتشرة المستقرة التي تتيح خصائصها امتصاصًا وإنتاجًا فعَّالَين للماء في الأيام العادية؛ ونشر نتائج بحثه هذا في دورية جول.

في هذا التصميم الثنائي تُسخِّن الشمس الزيوليت، فيتبخر ماؤه ويتكثف على لوح تجميع نحاسي، في عملية تُطلق هي أيضًا حرارة تُساعد على تبخير ماء طبقة زيوليتيّة ثانية، فيتكثف أيضًا ويتجمع ماء المرحلتَين في خزان؛ وهذا كله ضاعف الإنتاجية الإجمالية للجهاز.

صحيح أن لتجميع ماء الجو أساليب أخرى، كتجميع الضباب والندى، لكن لها قيودها؛ فتجميع الضباب يتطلب رطوبة عالية جدًّا ليست في كل مكان، وتجميع الندى يتطلب تبريدًا مكلِّفًا لتكثيف الندى، على عكس هذا الجهاز الذي لا يتطلب إلا الشمس وبعض الرطوبة (تكفيه 20%)؛ وصحيح أن فكرة التصميم ذي المرحلتين قديمة، لكنها لم تُستغَل في تجميع ماء الجو قط.

وقالت ألينا إنه بعد إثبات كفاءة فكرة المرحلتين، بالوسع البحث عن مواد امتصاص أفضل تُضاعف الإنتاجية؛ والفريق بالفعل عاكف على تحسين المواد وتطوير النظام كله –كزيادة دوراته الحرارية ومصادر طاقتها–، وعلى تكييفه مع تطبيقات عدة –كجعله قابلًا للحمل في العمليات الميدانية.

– المصدر: جهاز شمسي يَستخلص الماء العذب من الهواء الجاف على موقع مرصد المستقبل.

مرصد المستقبل

مرصد المستقبل هي منصة علمية عالمية لاستشراف المستقبل تعمل على تغطية آخر ما توصل له العلم وقطاع التكنولوجيا باللغة العربية بشكل يومي من خلال المقالات البحثية والإنفوجرافيك والمواد المرئية. المرصد هو ناتج شراكة استراتيجية بين مؤسسة دبي للمستقبل وشركة مرصد المستقبل ذ.ذ.م. يتكون فريق العمل من خبراء ومحللين من كلتا المؤسستين لتعزيز العلم والابتكار في المنطقة.