Hệ thống chạy bằng năng lượng mặt trời có thể sản xuất điện và nước ở các vùng sa mạc
Công nghệ đang phát triển sẽ giúp giải quyết tình trạng mất an ninh lương thực ở những địa điểm khô cằn.
Một giản đồ của WEC2P như một mô hình lớn hơn trong một khu vực khô cằn.
Nhiếp ảnh lịch sự của Renyuan Li.
Các nhà khoa học ở Ả Rập Xê Út đã phát triển và thử nghiệm những gì có thể là một công cụ hữu ích để giúp hạn chế tình trạng mất an ninh lương thực ở các khu vực đối mặt với vấn đề tiếp cận nguồn nước.
Công nghệ này được gọi là WEC2P, là một hệ thống năng lượng xanh sử dụng các tấm pin mặt trời để hút hơi ẩm từ không khí và chuyển hóa thành nước để cung cấp cho cây trồng đồng thời sản xuất ra điện năng. Trên tạp chí Cell Reports Physical Science, các nhà nghiên cứu đã ghi lại thành công của hệ thống trong việc trồng rau muống.
WEC2P đã được thử nghiệm trong hai tuần vào tháng 6 năm 2021, khi nhiệt độ ở Ả Rập Xê Út trung bình là 107 độ F. Nước chỉ lấy từ không khí đã được dùng để tưới 60 hạt rau muống trong một hộp nhựa trồng cây. Trong số 60 hạt đó, 57 hạt đã nảy mầm và phát triển với kích thước bình thường là 7 inch. Tổng cộng, khoảng hai lít nước đã được ngưng tụ trong giai đoạn này. Công nghệ này cũng tạo ra tổng cộng 1.519 watt-giờ điện trong thời gian đó.
Khả năng thu nước của hệ thống phần lớn nhờ vào một chất hấp thụ nước dưới các tấm pin mặt trời được gọi là hydrogel. Khi các tấm pin mặt trời tạo ra điện, chúng sẽ đẩy nước hấp thụ ra khỏi hydrogel dưới dạng hơi nước. Các tấm pin mặt trời được gắn vào một hộp kim loại, hộp này thu hơi và ngưng tụ thành nước.
Peng Wang, tác giả cấp cao của bài báo đã xuất bản, hy vọng rằng hệ thống này có thể đóng một vai trò nào đó trong việc đáp ứng các Mục tiêu Phát triển Bền vững của Liên hợp quốc, bao gồm xóa đói vào năm 2030 và cung cấp năng lượng sạch, giá cả phải chăng cũng như nước và vệ sinh cho tất cả mọi người.
Ông nói: “Mục tiêu của chúng tôi là tạo ra một hệ thống tích hợp năng lượng sạch, nước và thực phẩm, đặc biệt là phần tạo nước trong thiết kế của chúng tôi.
Trong khi các nhà nghiên cứu cho biết hệ thống này được thiết kế cho các trang trại phi tập trung, quy mô nhỏ ở những nơi xa xôi như sa mạc và hải đảo, nó cũng có thể hữu ích ở những địa điểm ngày càng phải đối phó với hạn hán. Đầu tháng này, báo cáo của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) của Liên hợp quốc ước tính rằng bốn tỷ người (gần một nửa dân số thế giới) gặp phải tình trạng khan hiếm nước trầm trọng trong ít nhất một tháng mỗi năm. IPCC dự đoán căng thẳng về nước và hạn hán sẽ trở nên tồi tệ hơn trong thế kỷ 21, gây căng thẳng hơn nữa cho nông nghiệp và an ninh lương thực.
Các nhà nghiên cứu cho biết họ đang làm việc để biến bằng chứng về thiết kế ý tưởng của họ thành một sản phẩm thực tế. Điều này sẽ liên quan đến việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống trong khi từng bước mở rộng quy mô. Họ hy vọng sẽ xác định được các vật liệu khác để tạo ra hydrogel giúp hấp thụ nhiều nước hơn từ không khí và tìm cách cải thiện khả năng quản lý nhiệt của hệ thống.
