وصمم فريق من العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وجامعة كاليفورنيا في بيركلي، الجهاز الجديد باستخدام نوع خاص من المواد المعروفة باسم "الأطر الفلزّية العضوية" (MOF).
وتعتبر هذه المواد أنظمة بلورية تتكون من عقد معدنية تربطها وصلات عضوية، مشكلة بذلك هياكل مسامية، يمكن أن تخزن جزيئات لمواد مختلفة حسب التركيب الكيميائي، بما في ذلك الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون.
وما زال الباحثون في مرحلة النموذج الأولي في الوقت الراهن، حيث أجروا اختبارات محدودة جدا، وقال الباحث، عمر ياغي، من جامعة كاليفورنيا: "إن هذا الجهاز يمثل إنجازا عظيما في مجال التحدي طويل الأمد، المتمثل في استخراج المياه من الهواء ضمن مستويات منخفضة الرطوبة".
ويعاني ثلثا سكان العالم حاليا من نقص المياه النظيفة، ولكن تقدر كمية المياه الموجودة في الهواء من حولنا بحوالي 13 ألف تريليون لتر.
وحتى الآن، تم اختبار الجهاز النموذجي في ظروف تتراوح الرطوبة فيها بين 20 و30%، حيث تمكن من سحب 2.8 لتر من الماء، من الهواء على مدى 12 ساعة، وذلك باستخدام 1 كغ من مواد MOF.
وأجريت اختبارات ناجحة أيضا في الهواء الطلق ضمن معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وتبين أن الجهاز يمكن أن يعمل في ظروف العالم الحقيقي.
ويقول الفريق إنه يمكن توسيع نطاق عمل الجهاز ليوفر للأسرة احتياجاتها من المياه العذبة يوميا.
وبهذا الصدد قال ياغي: "من الرائع تصميم جهاز يعمل في المنزل على الطاقة الشمسية المحيطة، لتوفير المياه التي تلبي حاجات الأسرة".
ويذكر أن ياغي طور نظام MOF للمرة الأولى منذ أكثر من 20 عاما، وخلافا للصفائح العادية من المعادن، فإن الأطر العضوية تشكل هياكل تدمج المعادن، مثل المغنيسيوم أو الألمنيوم مع الجزيئات العضوية، بشكل يخلق هياكل صلبة مثالية لتخزين الغازات أو السوائل.
ومنذ ذلك الحين، تم إنشاء أكثر من 20 ألف نوع مختلف من الأطر العضوية المعدنية، من قبل الباحثين في جميع أنحاء العالم، وهي تُستخدم بالفعل لالتقاط ثاني أكسيد الكربون وتخزين المواد الكيميائية، مثل الهيدروجين أو الميثان.
وصمم الجهاز للعمل بالطاقة الشمسية، ويحتوي على مزيج من معدن الزركونيوم وحامض الأديبيك، الممتص لبخار الماء.
وقام الباحثون بأخذ بلورات "بحجم الغبار" من MOF، حيث تم ضغطها بين طبقة امتصاص الطاقة الشمسية وصفيحة المكثف، ووُضع الجهاز ضمن غرفة معرضة للهواء الخارجي.
وعند انتشار الهواء المحيط من خلال بلورات MOF، تعلق جزيئات الماء على الأسطح الداخلية.
ويقوم ضوء الشمس بتسخين MOF لتندفع جزيئات الماء نحو المكثف، بنفس درجة حرارة الهواء الخارجي، حيث يتكثف البخار كمياه سائلة ليتم تقطيره في مجمع لتوفير مياه الشرب النظيفة.
المصدر: ساينس أليرت
ديمة حنا