Jak pozyskiwać wodę pitną z powietrza?

Nowa technologia może pomóc rozwiązać problem niedoboru wody
Dostęp do czystej wody pitnej staje się jednym z największych wyzwań XXI wieku. Obecnie około 2 miliardy ludzi doświadcza niedoborów wody przez przynajmniej miesiąc w roku, a do 2050 roku liczba ta może wzrosnąć do 5 miliardów. Dlatego naukowcy poszukują nowych sposobów produkcji wody niezależnie od rzek, jezior czy infrastruktury wodociągowej.

Jednym z najbardziej obiecujących kierunków jest atmospheric water harvesting (AWH), czyli pozyskiwanie wody z wilgoci zawartej w powietrzu. W najnowszym odcinku podcastu Balancing the Future dr Carlos Diaz-Marin ze Stanford University prezentuje innowacyjne, zasilane energią słoneczną urządzenie, które może produkować wodę pitną nawet w bardzo suchych regionach świata.

Jak działa pozyskiwanie wody z powietrza?
Technologia wykorzystuje specjalne hydrożele higroskopijne wzbogacone solami, które pochłaniają wilgoć z otoczenia.
Proces przebiega w dwóch etapach:

1. Pobieranie wilgoci z powietrza – materiał absorbuje parę wodną, nawet przy niskiej wilgotności.
2. Uwalnianie i skraplanie wody – pod wpływem ciepła słonecznego lub ciepła odpadowego zgromadzona wilgoć jest uwalniana i kondensowana w postaci czystej wody.

Efektem jest produkcja wody o bardzo wysokiej czystości bez konieczności korzystania z tradycyjnych źródeł wody.

 

 

 

Czy można pozyskiwać wodę z powietrza na pustyni?
Tak. To właśnie zdolność działania w bardzo suchych warunkach wyróżnia rozwiązanie zespołu Stanford University.
Urządzenie testowano między innymi:

• na pustyni Atakama w Chile, uznawanej za najsuchsze miejsce na Ziemi,
• w górskich regionach Chile,
• w warunkach laboratoryjnych w USA.

Badania wykazały, że kluczowe znaczenie dla wydajności systemu mają:

1. wilgotność powietrza,
2. nasłonecznienie,
3. dostępność niskotemperaturowego źródła ciepła.

Testy potwierdziły, że technologia może działać tam, gdzie wiele innych systemów kondensacji wody przestaje być efektywnych.

 

Kto może skorzystać na technologii produkcji wody z powietrza?

Gospodarstwa domowe
Urządzenia mogą znaleźć zastosowanie w regionach o ograniczonym dostępie do infrastruktury wodnej. Produkcja wody na miejscu zmniejsza konieczność transportu i magazynowania zasobów.
Społeczności dotknięte suszą
Technologia może wspierać obszary narażone na chroniczne niedobory wody oraz skutki zmian klimatu.

Przemysł i centra danych
Coraz większe zainteresowanie budzi możliwość wykorzystania systemu przez centra danych oraz infrastrukturę AI, które zużywają znaczne ilości wody do chłodzenia.

 

 

 

Dlaczego centra danych zużywają coraz więcej wody?
Dynamiczny rozwój sztucznej inteligencji zwiększa zapotrzebowanie na moc obliczeniową. Generowane podczas pracy serwerów ciepło wymaga skutecznego chłodzenia, a wiele stosowanych obecnie rozwiązań wykorzystuje wodę.
Według ekspertów wzrost liczby centrów danych będzie oznaczał również wzrost zapotrzebowania na zasoby wodne i energetyczne. Dlatego coraz większą uwagę zwraca się na technologie umożliwiające:

• odzysk ciepła odpadowego,
• ograniczenie zużycia wody,
• poprawę efektywności energetycznej.

Właśnie w tym obszarze pozyskiwanie wody z atmosfery może odegrać ważną rolę.

Jakie źródła energii mogą zasilać takie urządzenia?
Jedną z największych zalet technologii jest możliwość wykorzystania niskotemperaturowego ciepła odpadowego, które obecnie często pozostaje niewykorzystane.
Źródłem energii mogą być między innymi:

• energia słoneczna,
• centra danych,
• procesy przemysłowe,
• elektrownie,
• instalacje produkcji wodoru.

Dzięki temu produkcja wody może odbywać się przy wykorzystaniu energii, która normalnie zostałaby utracona.

Jakie są największe wyzwania tej technologii?
Aby rozwiązanie mogło zostać wdrożone na szeroką skalę, konieczne jest dalsze doskonalenie:

• trwałości materiałów,
• wydajności procesu odzysku wody,
• efektywności energetycznej,
• kosztu produkcji urządzeń.

Naukowcy podkreślają jednak, że stosowane hydrożele są oparte na stosunkowo tanich materiałach, co zwiększa potencjał komercjalizacji technologii.

Najważniejsze wnioski
Pozyskiwanie wody z powietrza może stać się ważnym uzupełnieniem tradycyjnych źródeł wody.
Opracowane rozwiązanie działa również w bardzo suchym klimacie.
Technologia wykorzystuje energię słoneczną lub ciepło odpadowe.
Możliwe zastosowania obejmują gospodarstwa domowe, regiony zagrożone suszą oraz centra danych.
Dalszy rozwój koncentruje się na zwiększeniu wydajności i obniżeniu kosztów.

 

 Czy można produkować wodę pitną z powietrza?

Tak. Specjalne materiały higroskopijne mogą wychwytywać wilgoć z powietrza, a następnie przekształcać ją w wodę pitną poprzez proces kondensacji.

Jak działa atmospheric water harvesting?
To technologia wykorzystująca materiały absorbujące wilgoć oraz źródło ciepła do odzyskiwania i skraplania pary wodnej obecnej w atmosferze.

Czy urządzenia działają na pustyni?
Nowe rozwiązanie było testowane na pustyni Atakama i wykazało skuteczność także w bardzo suchych warunkach.

Jakie znaczenie ma ta technologia dla centrów danych?
Może pomagać ograniczać zużycie wody oraz wykorzystywać ciepło odpadowe generowane przez serwery i infrastrukturę AI.

Jeśli chcesz dowiedzieć się, jak dokładnie działa urządzenie, jakie wyniki osiągnęło podczas testów oraz dlaczego może zmienić sposób myślenia o zasobach wodnych? Wysłuchaj całego odcinka podcastu „Balancing the Future", w którym dr Carlos Diaz-Marin szczegółowo opowiada o technologii pozyskiwania wody z powietrza i jej potencjalnym wpływie na przyszłość zrównoważonego rozwoju.