Bilim insanları kurak bölgeler de dahil olmak üzere havadan temiz su elde etmek için bir yol keşfettiler.
Şiddetli su sıkıntısı zaten dünyanın birçok bölgesini etkiliyor ve nüfus arttıkça ve iklim ısındıkça, çok daha kötüye gitmesi bekleniyor. Ancak MIT ve University of California‘daki bilim insanları tarafından geliştirilen yeni bir teknoloji, suyun doğrudan bulunduğu yerden, en kurak havanın neminden alınmasıyla dünyadaki hemen hemen her yerden temiz ve taze su elde etmenin yeni bir yolunu sağlayabilir.
Çok sayıda nemli havadan su çıkarmak için teknolojiler vardır, örneğin bir kaç kıyı alanına yerleştirilen “sis hasatı” sistemleri gibi. Kuru havadaki nemi almanın çok pahalı yolları var. Araştırmacılar, yeni yöntemin, nem seviyesine bakılmaksızın neredeyse her yerde yaygın olarak kullanılma potansiyeli olan ilk yöntem olduğunu belirtti. Gözeneklerine nemi çeken ve güneş enerjisiyle çalışan, bir köpük benzeri malzemeye dayanan tamamen pasif bir sistem geliştirdiler.
Bulgular, MIT Doçenti Evelyn Wang, MIT postdoc Sameer Rao, Yüksek Lisans Öğrencisi Hyunho Kim, Araştırmacı Bilim Adamları Sungwoo Yang ve Shankar Narayanan (halen Rensselaer Politeknik Enstitüsü’nde) ve Ari Umans Mezunları tarafından Science Dergisi‘nde bildirildi.
MIT açıklamasında; Şili ve Fas da dahil olmak üzere birçok ülkede kullanılan sis hasadının, % 100 nispi nem oranı ile çok nemli havaya ihtiyaç duyduğunu, ancak bu gibi suya doymuş havanın çok sınırlı bölgelerde yaygın olduğunu vurguluyor. Kuru bölgelerde su elde etmenin bir başka yöntemi de, çiğ yırtılması olarak adlandırılır; sıcak bir yaz gününde soğuk bir camın dış yüzeyinde olduğu gibi suyun yoğunlaşacağı bir yüzey soğutulur, ancak araştırmacılar; “enerji, yüzeyi serin tutmak için son derece yoğun olmalı ve o zaman bile yöntem yaklaşık yüzde 50’den daha düşük nispi nemde çalışmayabilir. Yeni sistemde bu sınırlamalar yok.” diyor.
Dünyadaki kurak bölgelerde yaygın olan, kuru hava için, suyun pratik bir şekilde ulaşılabilmesinde önceden adım atılmış temel bir teknoloji yok. Wang, “İçilebilir suyun acil ihtiyaç olduğu yerde, yaklaşık sadece % 20 nem ile dünyanın dört bir yanında çöl alanları bulunmakta, ancak bu ihtiyacı karşılayacak bir teknoloji yoktu. Buna rağmen, yeni sistem, ‘dışarıdan gelen bir enerji kaynağına ve hareketli herhangi bir parçaya ihtiyaç duymadan’, tamamen pasif; tek ihtiyacının güneş ışığı olduğu bir teknoloji oluşturuldu.”
Rao: “Aslında sistem, güneş ışığını bile gerektirmez; yalnızca ateşi olan bir ısı kaynağı yeterli. Bu ısıyı sağlayacak ve suyun kıt olduğu biyokütlenin bulunduğu pek çok yer var” diyor.
Yeni sistemin anahtarı, Metal-Organik Çerçeve (MOF) olarak bilinen bir bileşik grubunun parçası olan, gözenekli malzemenin kendisinde yatar. Yaghi tarafından yirmi yıl önce keşfedilen bu bileşikler, büyük iç yüzey alanlarına sahip, sünger benzeri bir konfigürasyon oluşturmaktadır. MOF’ın kesin kimyasal bileşimini ayarlayarak, bu yüzeyler hidrofilik veya su çekici hale getirilebilir. Ekip, bu materyali, güneş ısısını emmek için, siyah boyalı bir üst yüzey ile dış havayı aynı sıcaklıkta tutacak bir alt yüzeyin arasına yerleştirdiğinde, su gözeneklerden buhar olarak serbest bırakıldı ve doğal olarak tahrik edildi. Sıcaklık ve konsantrasyon farkıyla sıvı olarak damla damla, soğutucu alt yüzey üzerinde toplandı.
Testler, malzemenin sadece bir kilogramının bir günde yaklaşık üç litre temiz su toplayabildiğini ve sadece bir kişinin içeceğini suyun % 20’sini nem ile çok kuru havadan temin edebileceğini gösterdi. Bu sistemi kullanmak, suyu toplayıp, aygıtı temiz havaya bırakmak için günde birkaç kez dikkat edip, bir sonraki döngüye başlamasını sağlamaktan ibarettir.
Dahası, MOF’ler birçok farklı metali yüzlerce organik bileşikten herhangi biriyle birleştirerek, belirli bir ihtiyacı karşılamak için “ayarlanabilen”, neredeyse sınırsız çeşitli bileşimler üretmek suretiyle yapılabilir. Bugüne kadar 20.000’den fazla çeşit MOF yapılmıştır.
Kim; “Bu malzemeyi özenle tasarlayarak, suyun yüzde 50’sinde nemi çok verimli emebilen yüzey özelliklerine sahip olabiliriz, ancak farklı bir tasarımla yüzde 30’luk çalışabilir. Doğru malzemeleri seçerek, onu farklı koşullar için uygun hale getirebiliriz. Nihayetinde, su yoğunluklarının tüm spektrumundan hasat elde edebileceğini” söylüyor.
Berkeley Global Science Enstitüsü’nün Kurucu Direktörü Yaghi, “Gelecek için bir vizyon, bir evin ihtiyaçlarını karşılayan su dağıtımı, bu deney sayesinde mümkün olacak. Buna ‘kişiselleştirilmiş su’ diyorum.”
Bu ilk deneyler, konseptin işe yarayacağını kanıtladı, ancak ekip, tasarımın rafine edilmesinde ve daha da etkin MOF çeşitlerinin araştırılmasında, yapılması gereken daha fazla iş olduğunu belirtiyor. Mevcut versiyon, kendi ağırlığının yaklaşık yüzde 25’ine kadar su toplayabiliyor, ancak daha fazla ayar yaparak, bu oranın en az iki katına çıkabileceğini düşünüyorlar.
