Физики из США извлекли стакан воды из сухого воздуха пустыни

Ученые из университета Беркли создали новую версию "магического песка", способного извлекать влагу из сухого пустынного воздуха, и проверили его работу в реальной пустыне, получив стакан чистой пресной воды, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

"Уже сегодня можно сказать, что к этой технологии есть огромный коммерческий интерес. Сразу несколько стартапов пытаются коммерциализовать эту идею. Все это стало возможно благодаря алюминиевой версии катализатора, чья себестоимость в 150 раз ниже, чем у нашей первой разработки, а КПД примерно в два раза выше", — заявил Омар Ягхи (Omar Yaghi) из университета Беркли в Калифорнии (США).

Год назад Ягхи и его коллеги представили публике необычный прибор, способный извлекать пары воды из воздуха, используя тепло и свет Солнца, и накапливать ее внутри пористого материала, так называемого металл-органического каркаса. Подобные материалы используются сегодня для очистки воздуха от паров различных газов и ускорения реакций.

Как обнаружили тогда ученые, подобные конструкции, собранные из молекул средства для удаления накипи и атомов циркония, активно поглощают не водород или улекислоту, а пары воды.  Руководствуясь этой идеей, инженеры из Беркли и MIT создали простейший "генератор воды".

Работает он очень просто – "песок" из частиц МОК, засыпанный в прозрачный сосуд, поглощает воду из воздуха, а свет Солнца заставляет пары воды покинуть их и сконденсироваться в другой емкости, подключенной к этому опреснителю.

Несмотря на скептицизм научного сообщества, первые тесты этого гаджета, проведенные в пустынях Аризоны, завершились полным успехом – по оценкам его создателей, килограмм такого "песка" может извлекать до 250 грамм воды из воздуха каждый день при однократном "проветривании" наночастиц.

Удачное завершение опытов заставило ученых задуматься о других проблемах – высокой стоимости этого материала из-за присутствия в нем циркония, и о сложностях, которые могут возникнуть при масштабировании подобных "генераторов воды" и увеличении их производительности.

Ягхи и его коллеги решили обе проблемы, экспериментируя с новой версией "магического песка", ключевым компонентом которой, помимо средства от накипи, служит алюминий, а не цирконий. Поменяв структуру частиц МОК, ученым удалось повысить эффективность работы экспериментального генератора воды и заставить его функционировать даже в тех случаях, если ночью температуры опускаются ниже нуля.

Работу этой установки они проверили на крыше того же университета Аризоны в Темпе, где господствовал "пустынный" уровень влажности – около 10-20%, и высокий уровень солнечного освещения. На этот раз физики использовали полную версию генератора воды, в которую было загружено около половины килограмма "магического песка", а не небольшое его количество, как в прошлых опытах.

Эти эксперименты показали, что и новый, и старый тип частиц МОК вырабатывал достаточно большие количества воды – 125 и 200 миллилитров жидкости за одну загрузку. Иными словами, каждый килограмм "песка" будет вырабатывать по 250 и 400 грамм воды каждый день.

Как считает Ягхи, себестоимость новой версии МОК настолько низка, что его можно использовать для производства воды в пустынях уже сегодня и обеспечения влагой всех нуждающихся жителей засушливых регионов мира. В ближайшее время его команда, как отмечает физик, проведет подобные опыты в самом сухом месте на Земле — в американской "Долине смерти" в пустыне Мохаве.

Источник