کمبود آب به بحرانی برای کل جهان تبدیل شده و تدابیر فراوانی برای مقابله با این بحران اندیشیده شده است. بدون شک غلبه بر چنین بحران‌هایی بدون کمک تکنولوژی و فناوری‌های نوین غیرممکن است. در همین راستا اخیرا دانشمندان موفق به ابداع گجت جدیدی شده‌اند که امکان استخراج آب از هوای خشک را فراهم می‌کند. این روش به ساکنان مناطق بیابانی کمک خواهد کرد.
بر اساس آخرین گزارش سازمان بهداشت جهانی، تقریبا ۲ میلیارد انسان روی کره زمین به آب آشامیدنی تمیز دسترسی ندارند. محققان دانشگاه‌های برکلی و ماساچوست برای حل این مشکل اقدام به ساخت دستگاهی با منبع انرژی خورشیدی کرده‌اند که می‌تواند در مناطقی نظیر صحرا از یک منبع تقریبا بلا استفاده آب به دست آورد. دانشمندان برای تهیه آب از هوا استفاده می‌کنند که طبق برآوردها 13 هزار تریلیون قطره آب در خود ذخیره دارد.
البته توجه کنید که استخراج آب از هوا ایده جدیدی نیست. شرکت‌هایی نظیر Warka Water، EcoloBlue و Water Gen نیز اخیرا دست به استفاده از این روش زده‌اند. با این حال، دستگاه‌های استخراج آب آن‌ها همگی نیازمند شرایط ویژه‌ای برای کار کردن هستند. رطوبت بالا یا یک منبع تامین انرژی از نیازهای این دستگاه‌ها هستند. اما تیم حاضر در پشت پروژه استخراج آب که سرپرستی آن را عمر یاگی بر عهده دارد به دنبال توسعه روشی است که حتی افراد ساکن در مناطق خشک و صحراها بدون دسترسی به منبع برق هم بتوانند از آن استفاده کنند.
آن‌ها برای دستیابی به این هدف به سراغ استفاده از یک دسته از مواد مصنوعی موسوم به چهارچوب‌های فلزی ارگانیک یا MOFs رفته‌اند. این مواد حاوی ترکیبی از فلزات هستند که با استفاده از مولکول‌های ارگانیک با یک ساختار به هم بافته شده به یکدیگر متصل شده‌اند. این ساختار محکم و متخلخل می‌تواند مولکول‌های مایع و گازی را به دام انداخته و به عناصر غیر ضروری اجازه عبور از میان خود را بدهد. MOFsها تا به امروز در جذب گازهایی نظیر دی‌اکسید کربن، هیدروژن و متان مورد استفاده قرار می‌گرفتند.
در این گجت، دستگاه استخراج آب از یک MOF مبتنی بر زیرکونیم استفاده می‌کند. این ماده در سال 2014 توسط یاگی و همکاران او در دانشگاه برکلی برای جذب مولکول‌های آب ساخته شده است. ماده یادشده که بین یک جذب‌کننده خورشیدی و یک کندانسور یا متراکم کننده قرار می‌گیرد، مولکول‌های آب موجود در هوا را جذب می‌کند. سپس نور خورشید باعث گرم شدن چهارچوب فلزی ارگانیک شده و مولکول‌های آب را به سوی کندانسور هدایت می‌کند. کندانسور نیز مولکول‌های آب را متراکم کرده و آن‌ها را به شکل قطره‌های آب در یک مخزن ذخیره می‌سازد. إولین وانگ، رئیس آزمایشگاه تحقیقاتی دانشگاه MIT که تیم او این دستگاه را طراحی کرده است می‌گوید: «این دستگاه روش جدیدی برای جمع آوری آب از هوا بدون نیاز به شرایط آب و هوایی نسبتا مرطوب را فراهم کرده است و نسبت به سایر فناوری‌ها به انرژی کم‌تری نیاز دارد.»
بر اساس این مطالعه، این نمونه اولیه توانست 2.8 لیتر آب از هوا در طول یک بازه زمانی 12 ساعته به دست آورد. در این فرآیند از یک کیلوگرم MOF در شرایط آب و هوایی با درصد رطوبت 20 استفاده شد. یاگی که نتایج به دست آمده را یک پیشرفت بزرگ در استخراج آب از هوای کم رطوبت می‌داند، می‌گوید این فناوری درهایی را به روی تولید شخصی آب می‌گشاید. به واسطه این فناوری خانوارهای ساکن در کشورهای فقیر می‌توانند آب مورد نیاز خود را بدون طی مسافت‌های طولانی برای به دست آوردن آن تولید کنند. گفته می‌شود این روش تنها محدود به تولید آب آشامیدنی تمیز نیست. گسترش این فناوری به آبیاری زمین‌های کشاورزی نیز کمک خواهد کرد. به‌علاوه ازآن‌جایی که این روش به‌طور مجزا از نور خورشید از استفاده می‌کند نیازی به پنل‌های خورشیدی و باتری اضافی نخواهد داشت.
محققان اذعان کرده‌اند که امکان تغییرات اساسی در بهبود این روش قبل از تجاری سازی آن وجود دارد. MOF در حال حاضر توانایی جذب آب تنها به میزان 20 درصد از وزن خود را داشته و قیمت یک کیلوگرم آن ۱۵۰ دلار است. استفاده از مواد مناسب می‌تواند موجب افزایش ضریب جذب آب تا 40 درصد و کاهش قیمت تمام شده این ماده حیاتی شود. به گفته یاگی، این گروه قبلا هم موفق به کسب نتایج امیدوارکننده با استفاده از آلومینیوم شده است. این ماده در مقایسه با زیرکونیم 100 برابر ارزان‌تر است.
با این همه تیم وانگ نیز در حال توسعه دستگاهی برای جذب آب است که بتواند به جای یک روز، در یک ساعت آب تولید کند. یاگی می‌گوید: «ما برای تولید آب در هر زمان، نیازمند طراحی دستگاهی هستیم که بتواند رطوبت را در طول شب جذب و آن را در طول روز به آب تبدیل کند یا این که یک جمع کننده خورشیدی بسازیم که بتواند هوا را بیش‌تر فشرده کرده و آب بیش‌تری تولید کند. هدف ما از نمایش این دستگاه این بود که در صورت زندگی در صحراها نیز می‌توان با این روش به زندگی ادامه داد. یک انسان در طول روز برای حیات نیازمند حجمی از آب به‌اندازه یک قوطی نوشابه است. با استفاده از این روش می‌توان آب مورد نیاز را در کم‌تر از یک ساعت تهیه کرد.»
ازآ نجایی که برخی شرکت‌ها نظیر شرکت آلمانی BASF قبلا هم از MOF در مصارف تجاری استفاده کرده‌اند، محققان امیدوارند که این روش هرچه سریع‌تر به‌عنوان یک راه حل قابل قبول به واقعیت تبدیل شود. یاگی در پایان افزود: «ما در حال حاضر دارای تجربیات عملی و تئوری هستیم. از این رو می‌توانیم سایر MOFها را برای انتخاب بهترین ماده بررسی کنیم. پتانسیل زیادی برای افزایش حجم آب استخراجی با استفاده از این روش وجود دارد. این موضوع تنها بستگی به پیشرفت‌های مهندسی خواهد داشت.» بد نیست بدانید که نتایج این مطالعه در مجله ساینس نیز منتشر شده است.
