از هوای خشک بیابان، آب آشامیدنی استخراج کنید

فناوری‌هایی که قرار است رویاهای ما را به حقیقت پیوند بزنند، چندان هم دور از دسترس نیستند و در آینده‌ای نزدیک، این چشم‌اندازها به کارهایی عادی و روزمره تبدیل می‌شوند.

نوپانا: چه می‌شود اگر بتوانید به راحتی از هوای بیابان آب بنوشید، بدون اینکه لازم باشد برای این کار الکتریسیته زیادی را از شبکه خطوط برق مصرف کنید یا یک دکتر بتواند بدون استفاده از حتی یک خراش، از بافت مشکوک به سرطان نمونه‌گیری کند؟ فناوری‌هایی که قرار است این رویاها و دیگر رویاهای ما را به حقیقت پیوند بزنند، چندان هم دور از دسترس نیستند. در واقع متخصصان پیش‌بینی می‌کنند طی چند سال آینده این چشم‌اندازها به کارهایی عادی و روزمره تبدیل شوند.

در سلسله مطالب پیش رو*، ۱۰ مورد از چنین فناوری‌های شگفت‌انگیز و نوظهوری، انتخاب و بررسی شده‌اند:

قسمت دوم: دستگاه​های جدیدی که از هوای خشک، آب استخراج می​کنند

میلیاردها نفر در طول سال به آب سالم دسترسی ندارند و باید مسافت زیادی را برای پیدا کردن آن طی کنند. استخراج آب، مستقیما از هوا می​تواند یک پیشرفت چشمگیر از نظر این افراد باشد؛ اما تکنولوژی​های فعلی معمولا نیازمند هوایی با رطوبت بالا و میزان زیادی جریان الکتریکی هستند که در نهایت گران تمام می​شود یا اصلا در دسترس نیست. این مسئله حالا آسان​تر شده است. سیستم​های جدیدی در حال ارتقا هستند که از انرژی در دسترس خورشید استفاده می​کنند، می‌توانند تغییر اندازه دهند و حتی در محیط‌های خشک هم قابل استفاده هستند؛ جاهایی که یک سوم از جمعیت جهان در فقر کامل در آن زندگی می​کنند.

کارشناسان در انستیتوی تکنولوژی ماساچوست و دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، رویکردی را مورد بررسی قرار داده​اند که اصلا به جریان الکتریکی احتیاج ندارد. این تیم می‌خواهد تکنولوژی را توسعه دهد به شکلی که با استفاده از مواد خاصی، از هوا، آب استخراج کند؛ اما مواد فعلی علاوه بر رطوبت بالا، در صورت گرم شدن رطوبت ذخیره‌شده را آزاد می​کنند که برای مقابله با آن به انرژی نیاز است. کارشناسان، سیستم​های جدید را با استفاده از کریستال‌های دارای حفره توسعه داده​اند که چارچوب​های فلز-ارگانیک (MOF) نامیده می​شوند و سال​ها پیش به دست شیمیدانی به نام عمر م. یاغی ساخته شدند. این شیمیدان اکنون در دانشگاه برکلی فعالیت دارد. با استفاده از ترکیب مشخصی از مواد فلزی و ارگانیک، محققان می​توانند خصوصیاتی را برای هر ام‌او‌اف (MOF) هدف قرار دهند که استفاده​ شخصی​سازی شده از آنها را ممکن می​کند. علاوه بر دوام بالا، ام‌او‌اف‌‌ها به دلیل حفره‌های بزرگی که دارند مورد توجه هستند: سطح داخلی آن​ها تقریبا ۱۰ برابر مواد رطوبت​ساز در فناوری‌های امروزی است.

در ماه آوریل، کارشناسان تحت نظر یاغی و اویلین وانگ، مهندس مکانیک MIT، گزارش ساخت نمونه​ اولیه از دستگاهی را دادند که از MOF-801 استفاده می​کند و بسیار آب​دوست است. این ماده آب را از محیط درون خلل و فرج​های خود استخراج می‌کند و در واکنش به گرمای اندک ناشی از انرژی طبیعی خورشید، آب را به یک مخزن انتقال می​دهد. این دستگاه می​تواند با یک کیلوگرم ام‌اواف و بدون هیچ انرژی اضافی، در روز حدود ۲.۸ لیتر آب در شرایطی با رطوبت بسیار اندک ۲۰ درصد استخراج کند که بسیار شبیه وضعیت بیابان​هاست. به گفته یاغی، نیاز هر فرد در روز حداقل به اندازه یک بطری نوشابه یا ۳۵۵ میلی​لیتر است. کارشناسان باور دارند هنوز جا برای پیشرفت وجود دارد. تحقیقات بیشتر روی ترکیبات ام‌اواف می​تواند این تکنولوژی را بسیار ارزان کند (در حال حاضر هر کیلوگرم زیرکونیوم ۱۵۰ دلار قیمت دارد)، میزان آب استخراج شده در هر واحد از مواد را بیشتر کند و به محققان اجازه دهد ام‌اواف را بسته به شرایط جوی متفاوت، تغییر دهند.

از طرفی، استارت‌آپی به نام «زیرو مس واتر» (Zero Mass Water)، در اسکاتزدیلِ آریزونا در حال حاضر به فروش سیستم​های خورشیدی مشغول است که احتیاجی به وصل شدن به شبکه​ برق یا سیستم آب و فاضلاب ندارد. پنل خورشیدی این دستگاه، انرژی لازم را تامین کرده و با عبور دادن هوا از روی ماده​ جاذب آب و یک فشرده​ساز، بخار هوا را تبدیل به آب مایع می​کند. یک باطری لیتیوم-یون کوچک در روزهای ابری، انرژی دستگاه را فراهم می​کند. شرکت ادعا دارد که یک واحد از این دستگاه با یک پنل خورشیدی می​تواند ۲ تا پنج لیتر آب در روز استخراج کند که در یک مخزن ۳۰ لیتری جمع می​​شود و برای ارزش بیشتر، به آن کلسیم و منیزیم اضافه می​شود.

کودی فرایزن، بنیان‌گذار این استارت‌آپ که یک دانشمند مواد در دانشگاه ایالتی آریزونا هم هست، این سیستم را به هدف کار ماندگار و آسان در هر جای جهان طراحی کرده است. هر واحد از این دستگاه با یک پنل خورشیدی به قیمت ۳۷۰۰ دلار در آمریکا به فروش می​رسد که ۱۰ درصد از آن صرف کاهش هزینه نصب دستگاه در سایر نقاط جهان که فاقد زیرساخت​های آب آشامیدنی هستند، می‌شود. فرایزن اعتقاد دارد که این دستگاه آب سالم و پاک در آمریکا تولید می​کند و می​تواند همین کار را برای مدرسه​ها انجام دهد تا دانش​آموزان بدون بیماری بتوانند به تحصیل خود ادامه دهند. به گفته​ او، در عرض یک سال گذشته این سیستم در جنوب غربی آمریکا و چند کشور دیگر –شامل مکزیک، اردن و دبی- نصب شده و شرکت اخیرا پنل​هایی را با هزینه آژانس توسعه​ بین​الملل آمریکا به لبنان فرستاده تا از آن برای پناهندگان سوری استفاده شود. به گفته​ او، وقتی مردم به پنل​های خورشیدی فکر می​کنند، آنها به یاد جریان الکتریکی می​افتند، اما در آینده، به یاد تولید آب آشامیدنی هم خواهند افتاد.

(همچنین بخوانید: فناوری چگونه از طبیعت الهام می‌گیرد؟)

* قسمت‌های مختلف این مطلب، حاصل همکاری مجله‌های معتبر Scientific American و World Economic Forum’s Expert Network است.