تطوير جهاز يولد «المياه من الجو» ويعمل بالطاقة الشمسية

قال باحثون أمريكيون إنهم طوروا جهازا يستطيع توليد ماء سائل من الرطوبة الموجودة في الغلاف الجوي حتى وإن كان الهواء جافا، ويأمل الباحثون أن يساعد هذا الاختراع في مواجهة شح المياه في الكثير من مناطق العالم.
وأوضح الباحثون تحت إشراف هيونهو كيم من معهد ماساشوسيتس للتقنية بمدينة كامبريدج الأمريكية في دراستهم التي تنشر اليوم الجمعة في مجلة ساينس أن ضوء الشمس يكفي هذا الجهاز كمصدر للطاقة، وإن الجهاز يمكن أن يخفف من حدة مشكلة نقص المياه التي يعاني منها جزء من البشرية.
وأضاف الباحثون أن "ماء الغلاف الجوي مورد للمياه يعادل نحو 10% من المياه العذبة في بحيرات الأرض"، وقال الباحثون إنه على الرغم من وجود محاولات علمية بالفعل تسعى لاستغلال بخار المياه في الجو كماء للشرب إلا أن "هذه العمليات تتطلب غالبا إما وجود 100% من الرطوبة النسبية للهواء أو كمية كبيرة من الطاقة"، وأن الرطوبة النسبية لا تزيد عن 20% في المناطق التي بحاجة ماسة للماء في حين أن ضوء الشمس يتوفر غالبا بشكل واسع في هذه المناطق مما جعلهم يختارون ضوء الشمس كمصدر وحيد للطاقة لنظامهم.
وأطلق الباحثون اسم MOF-801 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 MOF-801 تُكوِّن الكثير من المسام وتوفر بذلك سطحا كبيرا جدا يستطيع امتصاص الرطوبة من الجو.
غير أن التحدي الذي واجه الباحثين خلال هذه العملية هو كيفية استعادة هذه الرطوبة مرة أخرى من هذه المسام وتجميعها بدون بذل الكثير من الطاقة، ولإثبات جدوى تجربتهم صنع الباحثون نموذجا أوليا بحجم 5 في 5 سنتمترات.
ووصل ضوء الشمس من خلال السطح الزجاجي للجهاز إلى مادة MOF-801 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 خصيصا لتكثيف الماء.
ويدعم تعاقب الليل والنهار مبدأ عمل الجهاز حيث يتجمع الماء ليلا على المادة وفي النهار يتبخر هذا الماء بسبب أشعة الشمس ويتم تحويله للمسيِّل، وبذلك يمكن توليد 8ر2 لتر ماء عن كل يوم وكل كيلوجرام من المادة وفقا لحسابات الباحثين بالنسبة للمناطق الجافة وفي وجود رطوبة نسبية بنسبة 20%.
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 مواد أكثر فعالية في امتصاص بخار الماء من المادة المذكورة وقال إن هناك الكثير من الإمكانيات لزيادة كمية الماء المجمع "ولكن ذلك يتوقف فقط على تطوير تصميم الجهاز".