Получение воды из воздуха с применением абсорбентов на основе металлоорганических каркасов

Неравномерное распределение запасов пресной воды на Земле приводит к тому, что на огромных территориях с проживанием людей отсутствует должное обеспечение пресной водой.

Оказывается, даже самый засушливый воздух содержит в своем составе воду. Метод получения воды из воздуха мог бы решить проблему дефицита воды в засушливых районах по меньшей мере для закрытия питьевых потребностей.

Получение воды из воздуха с применением абсорбентов на основе металлоорганических каркасов

Проблема существующих технологий по добыче воды из воздуха

Подобные технологии существуют не один год, но их проблема в том, что они эффективно работают только в условиях повышенной влажности воздуха. А как подсказывает логика — наличие высокой влажности обусловлена наличием ее источников, в виде водоемов, обильных осадков. Хотя не всегда эти водоемы с пресной водой. Повышенная влажность воздуха может быть образована в процессе конденсирования у морского побережья. И для того, чтобы ее собрать в пресном виде, необходимо все равно применять ту или иную технологию ее сбора с использованием источников электроэнергии. А что если источники электроэнергии отсутствуют?

С морского побережья вернемся к засушливым районам с низким процентом влажности. Использование в качестве источника электроэнергии солнечный свет позволило обеспечить работу специальных абсорбируемых систем, разрабатываемых в рамках совместного проекта ученых Калифорнийского университета в Беркли и Массачусетского технологического института. В дальнейшем данная технология позволит извлекать воду из воздуха в самых засушливых районах при полном отсутствии линий электроснабжения и обеспечивать питьевой водой третью часть населения Земли, живущих на грани выживания.

В существующих системах получения воды из воздуха используются абсорбирующие элементы. Вот, к примеру, такие абсорбенты как цеолиты, использующиеся в увлажнителях воздуха, могут поглощать водяные пары из воздуха повышенной влажности. Кроме того, для обеспечения подобного процесса необходимо поддерживать высокую температуру, что влечет за собой существенные затраты на электроэнергию.

Что предлагается в инновационной разработке?

В нынешней инновационной разработке по добыче воды из воздуха лежат абсорбенты на основе металлоорганических каркасов (сокращенно MOF) в виде пористых кристаллов, которые были созданы несколько лет назад ученым химиком Омаром Ягхи. В Калифорнийском университете ему совместно с его коллегами удалось в процессе подбора нужных комбинаций органических соединений и металлов устанавливать функциональность каждого металлоорганического каркаса.

Что предлагается в инновационной разработке

Кроме своей универсальной функциональности MOF обладают сверхпористой структурой, чья площадь пор в десятки раз превышает вышеупомянутые из цеолита.

Если сравнить размер площади внутри кристалла MOF массой 1 грамм и размером с кубиком сухого спирта, то она будет приблизительно равна площади двадцати волейбольных полей.

Созданный прототип устройства использует элемент под индексом MOF-801 или фумарат циркония, активно «натягивающий» на себя воду, который способен в больших объемах абсорбировать влагу из воздуха внутри своих огромных пор металлоорганического каркаса, вода из которого под действием невысокого нагрева от солнца переходит в коллектор.

Разработчики заявляют, что ежедневно с помощью данного устройства с использованием MOF-801 массой 1 кг. можно получать почти 3 литра воды. Это экспериментальное количество воды получено в условиях 20 процентной влажности воздуха, которое преобладает в пустынных зонах. Сегодняшняя задача ученых состоит в удешевлении процесса, поскольку для создания абсорбента используется исходное сырье цирконий, стоимость которого составляет на рынке около 1000 рублей за 1 кг.

Готовые продукты по получению воды из воздуха на рынке

Молодая компания Zero Mass Water со своим продуктом добычи воды из воздуха уже начала продажи своей установки. Их система полностью автономна и не требует наличия внешнего источника электроснабжения.

Установка для получения воды из воздуха компанией Zero Mass Water

В качестве источника электроэнергии выступает солнечная панель, которая обеспечивает электричеством нагнетающий воздух вентилятор в сторону специальных гигроскопичных панелей, которые накапливают воду с последующей конденсацией в емкости.

Параллельно солнечная панель заряжает аккумуляторы, заряд которых необходим для поддержания работоспособности вентиляторов в темное время суток.

Производительность модуля от Zero Mass Water составляет от 2,5 до 3 литров воды в сутки при комплектации одной солнечной панелью.

Накопленная вода хранится в 30 литровом резервуаре. При конденсировании вода лишена полезных для живого организма минералов, поэтому в ее состав добавляется магний и кальций.

При разработке установки основатель компании Код Фризен придерживался таких критериев, как простота установки и ее обслуживания в любой засушливой точке планеты. Ее стоимость на данный момент составляет 3700 долларов. Причем, десятая часть стоимости направлена на покрытие расходов по установке в местах, где полностью отсутствуют источники водоснабжения. Установка уже успешно функционирует в ряде таких стран как: Мексика, Иордания, Объединенные Арабские Эмираты и Ливан.

(6 votes, average: 4,83 out of 5)
Загрузка...


  • Виктор Кужушев

    Вот вы пишите, что с одного килограмма MOF-801 можно получить 3 л. воды. Но при этом отмечаете, что исходным сырьем для получения MOF-801 является цирконий, чья цена составляет примерно 1К рублей. Известно сколько циркония расходуется для изготовления этого самого абсорбента MOF-801? Подозреваю, что рентабельность данного предприятия крайне низкая, а точнее вообще никакая.