محققان دانشگاه MIT دستگاهی ساخته‌اند که می‌تواند یکی از بزرگ‌ترین مشکلات بشر، یعنی دسترسی به آب آشامیدنی در مناطق خشک را حل کند. این ابداع تازه برخلاف سیستم‌های قدیمی که برای جمع‌آوری آب از رطوبت هوا به ساعت‌ها زمان و نور خورشید نیاز داشتند، با منفعت گیری از امواج فراصوت این کار را تنها در عرض چند دقیقه انجام می‌دهد.

سیستم‌های متداول برداشت آب از جو (AWH) از موادی اسفنج‌همانند به نام جاذب منفعت گیری می‌کنند که رطوبت هوا را می‌گیرند. اما مشکل اینجاست که برای جداکردن آب از این اسفنج، طبق معمولً باید آن را ساعت‌ها زیر نور خورشید گرم کرد تا آب تبخیر و سپس میعان شود.

اکنون محققان MIT راهکار بهتری اشکار کرده‌اند. آنها یک صفحه سرامیکی پیزوالکتریک را طراحی کرده‌اند که هنگامی ولتاژ به آن اعمال می‌شود، با فرکانس‌های بالا (فراصوت) می‌لرزد. این لرزش علتمی‌شود پیوندهای ضعیف بین مولکول‌های آب و ماده جاذب شکسته شود و قطرات آب از داخل اسفنج بیرون بریزند.

برداشت آب از هوا با پشتیبانی امواج فراصوت

نمونه اولیه اولتراسونیک محققان MIT نسبت به راه حلهای تبخیری سنتی، ۴۵ برابر کارآمدتر عمل می‌کند. علت این برتری دو چیز است: به جای این که ساعت‌ها چشم به راه تابش خورشید بمانید، دستگاه در چند دقیقه اسفنج را خشک می‌کند. این چنین برخلاف گرما که انرژی بسیاری مصرف می‌کند تا کل آب را بجوشاند، فراصوت فقط انرژی ملزوم برای جداکردن فیزیکی آب را مصرف می‌کند.

یکی از مزایای مهم این دستگاه این است که در بیایان‌های خشک هم کار می‌کند. در تعداد بسیاری از مناطق کم‌آب جهان (همانند بیابان‌ها) رطوبت نسبی پایین است و سیستم‌های جاری در آنجا کارایی ندارند. اما دستگاه MIT می‌تواند حتی در شرایط خشک نیز رطوبت را جذب و استخراج کند.

محققان نظر می‌کنند که این دستگاه با یک پنل خورشیدی کوچک و سنسور هوشمند ترکیب شود. سنسور تشخیص می‌دهد چه وقتی جاذب اشباع شده و سپس با فعال‌کردن لرزشگیر آب را تخلیه می‌کند. این چرخه می‌تواند چندین دفعه در طول روز تکرار شود و حجم آب تولیدی را افزایش دهد.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Nature Communications انتشار شده است.