گروه صنعتی بهین انرژی در این مقاله شما را با یکی از اخرین دستاوردهای پژوهشی در حوزه انرژیهای تجدید پذیر آشنا خواهد کرد.
تولید هیدروژل جدید برای برداشت آب از هوا
پژوهشگرانی از دانشگاه شانگهای جیاو تونگ چین موفق شده‌اند یک هیدروژل جذب‌کننده رطوبت بسازند که می‌تواند آب را مستقیماً از هوای اطراف جمع‌آوری کند. این فناوری به‌ویژه در مناطق کم‌آب و خشک و برای کسانی که دسترسی آسان به منابع آب ندارند امیدبخش است.
🔍 مشکل و اهمیت
- تنها حدود ۰.۵٪ از آب روی زمین به شکل آب شیرین در دسترس است.
- تغییرات اقلیمی و آلودگی آب این کمبود را تشدید کرده‌اند
- مناطق خشک که امکان استفاده از تصفیه آب دریا ندارند، نیازمند روش‌های کم‌هزینه، قابل دسترس و کم‌انرژی برای تأمین آب هستند.
🧪 راهکار هیدروژلی پیشنهادی
- ماده‌ی اصلی: هیدروژل ساخته شده از مشتقات گیاهی به همراه نمک‌های جاذب رطوبت.
- ظرفیت جذب:
- در هوای خشک: تقریباً ۲٫۶۰ پوند آب برای هر پوند هیدروژل خشک) ~ ۱٫۱۸ کیلوگرم آب برای هر کیلوگرم هیدروژل(
- در هوای مرطوب: تا ۱۴٫۱ پوند آب برای هر پوند هیدروژل خشک ~ )۶٫۴ کیلوگرم برای هر کیلوگرم هیدروژل (
- وقتی مقدار نمک تا ۵ گرم نمک به ازای یک گرم پلیمر افزایش می‌یابد، هیدروژل هنوز خاصیت تورم (swelling) خود را حفظ می‌کند؛ این یعنی ترکیب زیاد نمک هنوز باعث کاهش شدید جذب نشده است.
🔄 فرآیند برداشت و برگشت آب
- بخار آب توسط هیدروژل جذب (adsorption) می‌شود. سپس برای استخراج آب، از فرآیندهای desorption همراه با اتاقک‌های میعان (condensation chamber) استفاده می‌شود.
- تست‌های انجام‌شده نشان داده‌اند که استفاده از فن توربو (turbofan) در بخش میعان، باعث افزایش میزان بازیابی آب تا حدود ۹۰٪ می‌شود.
- حتی وقتی نور خورشید ضعیف باشد (صبح زود)، سیستم قادر است عمل جذب و استخراج آب را همزمان ادامه دهد.
🌍 کاربردها و مزایا
- تأمین آب آشامیدنی، بهداشتی و صنعتی در مناطق با کمبود آب.
- کاربرد در کشاورزی برای آبیاری در زمین‌هایی که دسترسی به آب سطحی یا زیرسطحی محدود است
- استفاده برای زدودن رطوبت (dehumidification) محیط‌ها و همچنین کنترل حرارتی دستگاه‌های الکترونیکی
⚠️ چالش‌ها و مسیر پیش رو
- اگرچه ظرفیت جذب قابل توجه است، برای تبدیل به محصول تجاری، بهینه‌سازی بیشتر نیاز است: دوام، هزینه ساخت انبوه، و کارایی در شرایط بسیار خشک.
- اندازه، وزن و میزان مصرف انرژی برای فرآیند استخراج (desorption) و میعان باید در طراحی نهایی بهینه شود.
- پایداری عملکرد در طول زمان، حساسیت به گردوغبار، آلودگی هوا، و تغییرات دمایی باید آزمایش شوند.
💡 نتیجه‌گیری
این هیدروژل جدید با استفاده از مواد گیاهی و نمک، توانایی بالایی در برداشت آب از هوا دارد، حتی در شرایطی که رطوبت پایین است. بازیابی آب تا ۹۰٪ و نگهداری خواص تورمی با نمک زیاد از ویژگی‌های برجسته آن هستند. اگر بتوان آن را به شکلی مقرون‌به‌صرفه و پایدار تجاری‌سازی کرد، می‌تواند راه‌حلی مؤثر برای بحران آب در مناطق خشک باشد.
منبع:
https://interestingengineering.com/innovation/new-hydrogel-harvest-water-from-air
گروه صنعتی بهین انرژی با حمایت از پروژه های پژوهشی در حوزه انرژی خورشیدی و انرژیهای تجدیدپذیر، امادگی خود را برای همکاری با دانشگاهها و موسسات پژوهشی اعلام می دارد.
