極端氣候除了會有致災性暴雨,也可能導致旱災。久旱缺水時若能設法將空氣水分轉為可用水源,對紓解旱象將極有幫助。最近美國內華達大學(University of Nevada)研發,從「乾燥」空氣抽取珍貴水氣。論文發表於《美國國家科學院院刊》(PNAS)。
聯合國統計資料,全球約四分之一人口(20 億人)缺乏安全飲水。氣候變遷、人口增長及工業、農業生產,又加劇水資源壓力。極端氣候對乾旱地區的挑戰尤其嚴峻,原本匱乏的水源長期得不到補充,會導致水資源完全枯竭。
要從潮濕空氣分離水分相對容易,因只要降低溫度,就能使水氣凝結形成水滴。然而,從乾燥空氣抽水挑戰性相當高,因乾燥空氣水分子含量極低,難捕捉集中,導致即使消耗大量能量,抽水效率仍低。為了克服,科學家探索新材料與技術,提高從空氣收集水分的效率,以因應極端氣候導致的極度乾旱和水資源短缺。
靈感源自樹蛙和空氣鳳梨
內華達大學拉斯維加斯分校機械工程教授 H. Jeremy Cho 領導團隊,研發突破性技術,能從濕度極低的空氣抽取大量水分。新技術關鍵材料是水凝膠薄膜(hydrogel membrane),靈感源自生物,如樹蛙和空氣鳳梨等植物,都用類似表面構造將空氣水分轉成液態,再儲存在體內。Cho 博士技術是用薄膜將水捕捉至鹽溶液,再加工成飲用水或其他用途。
拉斯維加斯位於美國內華達州沙漠地區,是典型乾燥氣候,全年降雨量極低,平均相對濕度常低於 40%,夏季濕度甚至低於 10%。團隊在當地測試此「空氣取水系統」,結果濕度僅 10% 也有效。Cho 博士表示:「一平方公尺水凝膠薄膜每天可產生約一加侖水,濕度越高產水效率也越高。」
Cho 博士說:「自然界有許多值得學習的現象,我們正是從生物學得到啟發。」這套設備還結合光電系統,因拉斯維加斯每年 300 天是晴天,充足陽光就有充足能量,更降低產水成本。Cho 博士一起創立 WAVR Technologies 新創,生產這款從乾燥空氣取水的設備。內華達州水資源管理局一直努力減緩水資源枯竭,WAVR Technologies 有望成為解決永續性問題的關鍵。
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標題:乾旱時解決缺水的方案:從乾燥空氣捕捉水分
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