Kemusnahan telah menjadi tajuk utama di seluruh dunia dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dari krisis air California ke kekurangan air Cape Town, dan penyelidikan mencadangkan 25 peratus daripada dunia akhirnya boleh ditinggalkan dalam kemarau kekal akibat perubahan iklim. Tetapi bagaimana jika anda hanya dapat menarik air dari udara?
Itulah premis teknologi baru yang dibangunkan oleh penyelidik Berkeley dari University of California. Ia adalah penuai air yang boleh mengeluarkan air dari udara, walaupun dalam iklim yang sangat kering, tanpa menggunakan tenaga selain cahaya matahari ambien.
Kunci penuai air adalah kelas baru bahan yang dipanggil rangka logam-organik (MOF). MOF ini adalah bahan pepejal tetapi berliang dengan kawasan permukaan yang besar-sebuah MOF saiz kubus gula dapat memiliki luas permukaan dalaman seperti banyak lapangan bola sepak. Ini bermakna mereka boleh menyerap gas dan cecair, dan kemudian melepaskannya dengan cepat apabila haba ditambah.
"Beberapa MOF seperti yang ditunjukkan di sini mempunyai keupayaan luar biasa untuk menghisap wap air dari atmosfer, tetapi pada masa yang sama tidak memegang kepada molekul air di dalam liang mereka terlalu rapat sehingga mudah untuk mendapatkan air, "Kata Omar Yaghi, seorang profesor kimia di Berkeley, yang mengetuai penyelidikan.
Para penyelidik menguji penuai di Scottsdale, Arizona, sebuah bandar padang pasir dengan tinggi 40 peratus kelembapan pada waktu malam dan 8 peratus kelembapan pada siang hari. Berdasarkan uji coba yang menggunakan MOF berasaskan zironium, para penyelidik percaya bahawa penuai itu akhirnya boleh mengeluarkan kira-kira 3 auns air per paun MOF setiap hari.
Penuai itu sendiri adalah kotak di dalam kotak. Kotak dalaman mengandungi katil MOFs. Kotak luar ialah kiub plastik telus dua kaki. Pada waktu malam, penyelidik meninggalkan bahagian atas kotak luar untuk membiarkan aliran udara melepasi MOF. Pada hari itu, mereka meletakkan kembali bahagian atas sehingga kotak itu akan dipanaskan oleh matahari. Haba akan menarik air keluar dari MOFs, di mana ia akan membebaskan dinding dalaman kiub plastik sebelum menetes ke bahagian bawah, di mana ia boleh dikumpulkan.
"Aspek yang paling penting dalam teknologi ini ialah ia benar-benar pasif tenaga, " kata Eugene Kapustin, seorang pelajar siswazah Berkeley yang bekerja dalam penyelidikan.
Maksudnya, ia tidak memerlukan tenaga selain matahari, menjadikannya mesra alam dan boleh diakses oleh orang-orang di tempat yang mempunyai tenaga elektrik yang terhad. Keputusan percubaan telah diterbitkan awal bulan ini dalam jurnal Science Advances .
Pasukan perlu melakukan lebih banyak percubaan pada model semasa untuk memikirkan faktor-faktor seperti ukuran alat dan di mana MOF diletakkan di dalam peranti, yang paling mempengaruhi berapa banyak air yang dapat dituai. Mereka juga berharap untuk mengetahui lebih lanjut tentang bagaimana keadaan iklim tertentu mempengaruhi hasil air. Percubaan seterusnya dirancang untuk musim panas lewat di Death Valley, di mana kelembapan malam boleh serendah 25 peratus.
Imej mikroskop kristal MOF (UC Berkeley) Yaghi juga telah membangunkan MOF berasaskan aluminium baru yang dikatakan 150 kali lebih murah dan boleh menangkap dua kali lebih banyak air sebagai MOF semasa. Beliau dan pasukannya sedang merekabentuk penuai air baru yang secara aktif menarik udara ke dalam MOF pada kelajuan tinggi, dengan itu memberikan jumlah air yang lebih besar.
Pasukan kini bermitra dengan industri untuk menguji penuai pada skala perindustrian. Mereka juga terus mencari MOF yang lebih baru, lebih baik dan lebih murah.
"Saya sangat gembira melihat lebih ramai penyelidik di seluruh dunia menyertai usaha kami dalam hal ini, " kata Yaghi.
Idea menghisap air dari atmosfera bukanlah sesuatu yang baru, kata Eric Hoek, seorang profesor kejuruteraan di University of California, Los Angeles dan editor jurnal Water Cleaner npj . Sudah lama diperhatikan bahawa apabila anda menjalankan penghawa dingin, air menetes keluar-ini kerana mesin menyejukkan udara ke titik embun, suhu di mana udara tepu dengan wap air dan pemeluwapan berlaku.
Tetapi menghasilkan penuai air berdasarkan teknologi penyejukan sangat sengit tenaga. Dalam iklim yang sangat kering, titik embun berada di bawah sifar. Penyejukan udara ke suhu itu pada mana-mana skala besar adalah tidak mungkin.
"Inovasi sebenar [penyelidikan Yaghi] adalah inovasi bahan, " kata Hoek. "Bahan-bahan ini [MOFs] menarik air keluar dan lebih mudah memberikannya."
Tetapi konsep itu mencabar untuk skala, Hoek memperingatkan, kerana jumlah air yang dihasilkan setiap inci penuai persegi adalah agak rendah, dan oleh itu penuai besar akan berpotensi mengambil sejumlah besar tanah.
"Tetapi mungkin untuk rumah tangga atau skala desa ia boleh menjadi cara yang sangat menarik untuk seseorang di luar grid untuk mendapatkan air tawar, " kata Hoek.
Yaghi membayangkan dengan tepat bahawa: masa depan di mana semua orang tanpa akses mudah ke air tawar mempunyai penuai di halaman mereka.
"Wawasan saya adalah untuk mencapai 'air yang diperibadikan, ' di mana orang-orang di kawasan menegaskan air mempunyai peranti di rumah yang berjalan di suria ambien, menyampaikan air yang memenuhi keperluan asas individu, " katanya. "Lebih daripada satu pertiga penduduk di dunia tinggal di kawasan yang ditekan air atau mengalami kekurangan air bersih. Implikasi berpotensi teknologi ini dalam mengubah kehidupan orang ramai dan meningkatkan keadaan kesihatan awam global sangat luar biasa. "
