W obliczu narastającego kryzysu klimatycznego, dostęp do czystej wody pitnej staje się coraz większym wyzwaniem dla wielu regionów świata. Szacuje się, że obecnie około 2 miliardy ludzi nie ma dostępu do bezpiecznych źródeł wody. W tej sytuacji, technologie pozyskiwania wody z atmosfery (AWH – Atmospheric Water Harvesting) jawią się jako obiecujące rozwiązanie, szczególnie dla obszarów oddalonych od wybrzeży, gdzie odsalanie wody morskiej nie jest opcją.
Sorbenty – klucz do efektywnego pozyskiwania wody z powietrza
Pasywne systemy AWH opierają się na wykorzystaniu związków sorbentowych, które wychwytują wilgoć z powietrza. Materiały te, takie jak struktury metalo-organiczne (MOF), hydrożele czy specjalistyczne tkaniny celulozowe, charakteryzują się ogromną powierzchnią zdolną do wiązania cząsteczek wody. Nocą, gdy temperatura spada a wilgotność rośnie, sorbenty akumulują wodę, którą następnie uwalniają pod wpływem ciepła słonecznego za dnia.
MOF-303 – sorbent nowej generacji
Szczególnie obiecującym sorbentem jest MOF-303, opracowany przez zespół prof. Omara Yaghi z University of California, Berkeley. Materiał ten jest w stanie pozyskiwać wodę nawet przy ekstremalnie niskiej wilgotności rzędu 5%. Co więcej, do uwolnienia zgromadzonej wody wystarczą stosunkowo niskie temperatury 40-45°C. Jak podkreśla prof. Yaghi, jedna tona MOF-303 mogłaby dostarczać około 500 litrów wody dziennie przez 5-6 lat.
W stronę praktycznych zastosowań
Choć wiele systemów AWH wciąż pozostaje na etapie prototypów laboratoryjnych, pierwsze komercyjne rozwiązania już się pojawiają. Kluczowe znaczenie ma tu nie tylko wydajność sorbentów, ale również dostępność i niski koszt materiałów oraz prostota samych urządzeń.
- Firma Atoco, wywodząca się z laboratorium prof. Yaghi, planuje wprowadzić na rynek pierwsze generatory wody oparte na MOF w ciągu najbliższego roku.
- Systemy wykorzystujące hydrożele czy tkaniny celulozowe, choć mniej wydajne niż MOF, mogą znaleźć zastosowanie w regionach o wyższej wilgotności. Ich atutem jest bardzo niski koszt – prototyp opisany przez prof. Penga Wanga z Sun Yat-sen University kosztował zaledwie $3.20 i mógł dostarczać 3 litry wody dziennie.
- Ciekawym kierunkiem są też systemy AWH zintegrowane z panelami słonecznymi, wykorzystujące ciepło odpadowe do produkcji wody, która następnie chłodzi same panele, zwiększając ich wydajność.
Podsumowanie
Technologie pozyskiwania wody z powietrza mają szansę w istotny sposób uzupełnić istniejące metody, takie jak odsalanie wody morskiej. Ich kluczową zaletą jest możliwość dostarczania wody pitnej lokalnie, w skali pojedynczych gospodarstw domowych czy wiosek, bez konieczności budowy kosztownej infrastruktury. Wraz z postępem prac nad nowymi sorbentami i optymalizacją procesu, AWH może stać się ważnym orężem w walce z deficytem wody – wyzwaniem, które będzie tylko narastać w miarę postępujących zmian klimatycznych. Jak podsumowuje prof. Peng Wang: „Bezpieczeństwo wodne to bezpieczeństwo narodowe. Problem staje się coraz poważniejszy i musimy działać bardziej efektywnie.”
