ВОДА ИЗ ВОЗДУХА! Учёные ЮФУ разработали установку для получения воды из атмосферного воздуха

12.01.2024Количество просмотров: 321

ВОДА ИЗ ВОЗДУХА! Учёные ЮФУ разработали установку для получения воды из атмосферного воздуха

Учёные Международной лаборатории новых образовательных технологий МИИ ИМ ЮФУ разработали установку для получения воды из атмосферного воздуха.

Ночью особый сорбент впитывает водяные пары, а днём, нагреваясь до умеренных температур под воздействием солнечных лучей, способен эту воду выделять.

Африканские жуки выживают в пустынях Намибии благодаря тому, что собирают на своем теле утренние капли росы, образующиеся благодаря перепадам температуры. Такое наблюдение было опубликовано зарубежными учеными еще в далеком 2001 году в престижном международном журнале Nature. Именно это наблюдение заставило ученых со всего мира задуматься над тем, что воду можно «извлекать» из воздуха даже в условиях сверхзасушливого пустынного климата.

Коллектив исследователей под руководством заведующего лабораторий Ильи Панкина занимается разработкой автономного устройства для получения воды из атмосферного воздуха под действием солнечного света на основе высокоэффективных сорбентов – металл-органических каркасных структур (MOF), которые способны «впитывать» воду даже в условиях среднесуточных значений относительной влажности не более 25%, а затем выделять воду для сбора в резервуаре при нагреве всего-навсего до 60-70 градусов С.

«Разработка автономного генератора воды из атмосферного воздуха прежде всего призвана решить проблему нехватки питьевой воды в регионах с засушливым и пустынным климатом, а также в регионах с отсутствием инфраструктуры – водопроводов и очистных сооружений. В первую очередь речь идет о странах Африки и бедных государствах Юго-Восточной Азии», – поделился Илья Панкин.

Сорбент на основе металлорганического каркасного полимера улавливает воду благодаря чрезвычайно пористой структуре и большой площади внутренней поверхности материала. В стандартной имплементации прибор подразумевает два цикла работы: ночью, когда влажность воздуха несколько выше, материал сорбента поглощает пары воды, а днем, нагреваясь под воздействием солнечных лучей, способен высвобождать влагу, которая накапливается на специальной металлической пластине – конденсаторе.

ВОДА ИЗ ВОЗДУХА! Учёные ЮФУ разработали установку для получения воды из атмосферного воздуха

У разрабатываемой технологии, безусловно, существует ряд альтернатив. Например, сейчас в некоторых странах Африки проходят полевые испытания водяные башни проекта Warka Tower. Однако они способны работать при среднесуточной влажности не менее 50%, такого показателя атмосферный воздух в засушливых регионах достигает редко.

Другим аналогом систем для генерации воды из воздуха могут быть установки, работающие на принципе сжатия до высоких давлений и охлаждения больших масс воздуха. Но они не автономны и требуют большого потребления электроэнергии, а значит не могут быть использованы в районах без развитой инфраструктуры и доступа к электричеству.

«Наша разработка может абсорбировать воду при среднесуточной влажности воздуха даже менее 25%. При таких показателях действуют некоторые существующие системы, работающие на принципе сжатия до высоких давлений и охлаждения больших воздушных масс, но для них нужно электричество, а наша установка полностью автономна», – объяснил Илья Панкин.

Ресурса впитывающего материала хватает на 500 циклов. Средняя стоимость литра воды, получаемого с его помощью, всего 9-10 рублей. Ученые ЮФУ уже располагают опытным образцом устройства и проводят его полевые испытания.

Результаты по модификации методик синтеза и исследования материалов сорбента были опубликованы в престижном журнале Inorganica Chimica Acta, и на сегодняшней день работа была процитирована уже более 25 раз.

Работа была инициирована при поддержке Фонда содействия инновациям РФ. Вместе с заведующим лабораторией Ильей Панкиным над этим проектом в разное время трудились старший научный сотрудник МИИ ИМ Вера Бутова, сейчас постдок в институте неорганической химии Болгарской академии наук, инженер-исследователь Ольга Бурачевская и аспирант Кристина Ветлицина-Новикова.

ВОДА ИЗ ВОЗДУХА! Учёные ЮФУ разработали установку для получения воды из атмосферного воздуха