Máy thu hoạch nước mang tính cách mạng chiết xuất nhiều nước hơn từ không khí bằng một nửa năng lượng
Bởi Đại học bang Ohio, ngày 2 tháng 11 năm 2024
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một máy thu hoạch nước di động hiệu quả sử dụng vật liệu niken-titan có thể chiết xuất nhiều nước hơn với ít năng lượng hơn so với các phương pháp truyền thống. Có khả năng mở rộng và thích ứng, thiết bị này nhằm mục đích cải thiện khả năng tiếp cận nước trên toàn cầu.
Một nghiên cứu đã phát hiện ra một phương pháp mới để cung cấp nước uống chỉ sử dụng một nửa năng lượng so với các phương pháp truyền thống.
Một nguyên mẫu máy thu hoạch nước mới có thể cung cấp một cách đơn giản và hiệu quả hơn để chiết xuất nước uống từ không khí so với các thiết bị truyền thống, theo một nghiên cứu gần đây. Được làm bằng vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ, máy hút ẩm gốc niken-titan này có thể thu thập nhiều nước hơn từ khí quyển trong vòng 30 phút so với các hệ thống thông thường, trong khi chỉ sử dụng khoảng một nửa năng lượng.
Theo ước tính, hơn 2 tỷ người trên thế giới không được tiếp cận với nước uống sạch, việc cải thiện các phương pháp thông thường để thu thập nguồn tài nguyên có giá trị như vậy sẽ giúp các khu vực khan hiếm nước dễ tiếp cận hơn đáng kể, John LaRocco, tác giả chính của nghiên cứu và là nhà khoa học nghiên cứu về tâm thần học tại Đại học Y khoa Ohio State cho biết.
"Bạn có thể sống sót trong ba phút mà không cần không khí, ba tuần không cần thức ăn, nhưng chỉ có ba ngày không cần nước", LaRocco cho biết. "Nhưng với nó, bạn có thể bắt đầu giải quyết nhiều vấn đề, như an ninh quốc gia, sức khỏe tâm thần hoặc vệ sinh, chỉ bằng cách cải thiện khả năng tiếp cận nước uống sạch".
Công nghệ làm mát tiên tiến và tính di động
Trong khi nhiều công nghệ thu thập nước hiện có có kích thước lớn, tốn nhiều năng lượng và chậm, thì thiết bị của nhóm này lại độc đáo nhờ khả năng làm mát đàn hồi, sử dụng các vật liệu có thể giảm mức sử dụng năng lượng, kích thước và độ phức tạp. Thiết kế này cũng giúp nguyên mẫu của họ đủ di động để có thể nhét vừa vào ba lô, LaRocco cho biết.
Các nhà nghiên cứu đã so sánh sáng chế của họ với một máy hút ẩm hoạt động bằng bánh xe hút ẩm, các xi lanh quay được lót bằng vật liệu ưa nước có tác dụng giữ và loại bỏ độ ẩm khỏi luồng không khí xung quanh. Họ đã thử nghiệm hiệu suất của từng thiết bị trong các phiên kéo dài 30 phút, đánh giá mức tiêu thụ năng lượng, khả năng tỏa nhiệt và hiệu quả thu thập nước của chúng.
Nghiên cứu này gần đây đã được công bố trên tạp chí Technologies.
Kết quả thử nghiệm cho thấy sự khác biệt đáng kể về mức tiêu thụ điện năng và nêu bật những điều kiện mà nguyên mẫu của họ có thể phù hợp nhất. Ví dụ, John Simon, đồng tác giả của nghiên cứu và là sinh viên đại học chuyên ngành kỹ thuật điện và máy tính, cho biết mức độ ẩm của khu vực nơi thiết bị của họ được sử dụng có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của khả năng thu thập nước của thiết bị.
Simonis cho biết: "So với hệ thống bánh xe hút ẩm truyền thống, hệ thống của chúng tôi có khả năng mở rộng quy mô linh hoạt hơn để phù hợp với nhu cầu của môi trường". "Vì thiết bị của chúng tôi có tính mô-đun hơn nên có nhiều chỗ để thích ứng".
Các tác giả lưu ý rằng những nơi như Philippines, Indonesia, Haiti và thậm chí là Ohio là một số nơi có độ ẩm tiêu chuẩn vừa đủ để nguyên mẫu của họ đạt hiệu suất tối đa.
Sản xuất nước an toàn và cân nhắc về vật liệu
Simonis cho biết nước được sản xuất từ thiết bị của họ có thể uống được dễ dàng, nhưng vì thiết bị của họ cũng được làm bằng vật liệu in 3D có thể phân hủy theo thời gian, nên phải được lọc kỹ để hạn chế lượng vi nhựa mà ai đó có thể nuốt phải nếu họ uống ngay lập tức.
Theo số liệu thống kê do Liên hợp quốc cung cấp, chỉ có khoảng 0,5% nước trên Trái đất là nước ngọt và an toàn cho con người sử dụng. Những thay đổi về môi trường do chiến tranh, ô nhiễm và biến đổi khí hậu cũng vẫn là các yếu tố rủi ro đối với cuộc khủng hoảng nước toàn cầu đang diễn ra.
Qudsia Tahmina, đồng tác giả của nghiên cứu và phó giáo sư thực hành về kỹ thuật điện và máy tính, cho biết vì thiên tai và các trường hợp khẩn cấp quốc tế sẽ tiếp tục làm trầm trọng thêm các vấn đề này, nên việc tìm ra cách thu thập nước một cách sáng tạo để hỗ trợ các nhóm dân số thiệt thòi là điều bắt buộc.
Nói như vậy, việc có thể đảm bảo tính nhất quán của các thiết bị có thể khai thác tài nguyên tái tạo từ không khí sẽ giúp quá trình này vừa tiết kiệm vừa khả thi hơn, nghiên cứu lưu ý. LaRocco cho biết đây là mục tiêu mà nếu đạt được, sẽ tác động đến mọi khía cạnh của sự sống trên Trái đất.
"Chúng tôi hy vọng rằng nước sạch cho phần còn lại của thế giới không chỉ là một giấc mơ viển vông", ông nói.
Sử dụng các mô hình của nhóm, công chúng có thể thử nghiệm tạo ra máy hút ẩm của riêng họ. Nhưng trong khi nguyên mẫu của họ hiện tại dành cho mục đích sử dụng cá nhân, trong tương lai, nó có thể dễ dàng được tối ưu hóa để đáp ứng nhu cầu của một hộ gia đình hoặc cộng đồng lớn hơn, Simonis cho biết.
"Có thể phát triển một phiên bản cực lớn của nguyên mẫu của chúng tôi", ông nói. "Nó có thể chiết xuất nhiều nước trong một khoảng thời gian hạn chế và đạt được hiệu quả năng lượng tương đương với một người có thể có một thiết bị ller đang chạy liên tục.”
Tài liệu tham khảo: “So sánh máy làm mát Elastocaloric và máy hút ẩm bánh xe hút ẩm để thu hoạch nước trong khí quyển” của John LaRocco, Qudsia Tahmina, John Simonis và Vidhaath Vedati, ngày 29 tháng 9 năm 2024, Công nghệ.
DOI: 10.3390/technologies12100178
