استخراج بخار المياه من الصحراء بالطاقة الشمسية «2 من 2»

طور العلماء جهازا يعمل بالطاقة الشمسية يمكنه الحصول على مياه صالحة للشرب من هواء الصحراء. ويتكون الجهاز، الذي صممته "وانج" وطلابها من كيلو جرام من بلورات أطر عضوية معدنية في حجم الغبار مضغوطة في ورقة رقيقة مسامية من معدن النحاس. وتحول حرارة الشمس جزيئات الماء التي تم التقاطها إلى بخار، مع السماح له بالخروج من المسام والدخول إلى الجهاز الذي هو عبارة عن غرفة شفافة من "الأكريليك". ويتم وضع هذه الورقة بين ممتص للطاقة الشمسية ولوحة مكثف داخل الغرفة. وفي الليل يتم فتح الغرفة ما يسمح للهواء المحيط بالانتشار خلال مسام الأطر العضوية المعدنية وتلتصق جزيئات الماء بالسطوح الداخلية وتتجمع في مجموعات ثمانية لتشكيل قطرات مكعبة صغيرة. وفي الصباح يتم إغلاق الغرفة وتدخل أشعة الشمس من خلال نافذة على الجزء العلوي من الجهاز ثم تسخن الأطر العضوية المعدنية، ما يحرر قطرات الماء ويحركها كبخار نحو مكثف تبريد. ويتسبب الفرق في درجة الحرارة، فضلا عن الرطوبة العالية داخل الغرفة في تكثف البخار كمياه سائلة تتقطر في وعاء. ويعمل الجهاز بشكل جيد، حيث يستخرج 2.8 لتر من الماء من الهواء يوميا لكل كيلو جرام من محتوى الأطر العضوية المعدنية، وفقا لمنشور الفريق البحثي في مجلة العلم. وقد تمكن النموذج الأولي ــ في ظل درجة رطوبة تراوح بين 20 و30 في المائة ــ من سحب 2.8 لتر "3/4 جالون" ماء من الهواء خلال 12 ساعة، باستخدام كيلو جرام واحد "2.2 رطل" من الأطر العضوية المعدنية. وأكدت الاختبارات في معهد ماساتشوستس للتقنية أن الجهاز يمكنه أن يعمل في ظروف العالم الحقيقي. وهذه طفرة كبيرة في مواجهة التحدي طويل الأمد لحصاد المياه من الهواء في ظل انخفاض الرطوبة. ومنذ ذلك الحين حقق الفريق البحثي بالفعل نجاحا مبكرا في تصميم الأطر العضوية المعدنية القادرة على استخراج المياه التي تستخدم "الألومنيوم" بدلا من "الزركونيوم" لأنه أرخص بمقدار 100 مرة. وهذا الأمر يمكنه أن يجعل حصاد المياه في المستقبل رخيصا بما فيه الكفاية ليس فقط لرفع العطش عن قاطني المناطق القاحلة، ولكن ربما بما يكفي لتزويد المزارعين في الصحراء بالمياه. وقد يكون هذا المفهوم سليما من الناحية الأساسية، إلا أنه يترك مجالا لبعض الأسئلة المهمة التي يجب الإجابة عليها: • هل يمكن ضمان تدفق الحجم الكافي من الهواء خلال المواد في الليل لجمع المياه؟ وهل يتوقف ذلك على سرعة الرياح؟ • هل يمكن جمع ما يكفي من الحرارة خلال النهار لإطلاق المياه من الأطر العضوية المعدنية في شكل بخار؟ • هل يمكن تبديد حرارة كافية للحفاظ على درجة حرارة المكثف تحت نقطة الندى داخل الغرفة/ الفرن؟ • ما المدة التي تستمر فيها مواد الأطر العضوية المعدنية في العمل قبل استبدالها؟ ويتميز هذا الجهاز عن مزيل الرطوبة العادي بأنه لا يهدر الطاقة لتبريد حجم كبير من الهواء وصولا إلى ما دون نقطة الندى العادية لاستخراج المياه. ووفقا للبروفيسور عمر ياغي تتمثل المرحلة التالية في تعظيم كمية المياه وتحسين المواد ثم المضي قدما في تسويق الجهاز.