Pääsy turvalliseen juomaveteen on edelleen yksi 21. vuosisadan tärkeimmistä ongelmista. Eri organisaatioiden tietojen mukaan yli 80 % maailman väestöstä asuu alueilla, joilla on jonkinlaista vesipulaa . Kestävien ratkaisujen etsiminen, jotka eivät vaadi kallista infrastruktuuria, on stimuloinut tieteellistä luovuutta eri puolilla maailmaa.
Sisällysluettelo
Tämän vuoksi tutkijat Suomesta ja Kiinasta ovat kehittäneet laitteen, joka on sekä yksinkertainen että tehokas: puinen kuutio, joka pystyy ottamaan vettä ilmasta ja muuttamaan sen juomakelpoiseksi nesteeksi. Sen toimintaperiaate perustuu luonnollisiin haihtumis- ja tiivistymisprosesseihin, mutta se on optimoitu innovatiivisten materiaalien ja aurinkoenergian avulla.
Kuinka puinen kuutio, joka ”tuottaa” rajattomasti juomakelpoista vettä, toimii?
Laite, nimeltään ikkunakuutio , on kehitetty Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) -yliopiston ja Zhejiangin A&F-yliopiston tutkijoiden toimesta.
Prototyyppi on valmistettu delignifioidusta balsa-puusta, eli siitä on poistettu kova komponentti, mikä tekee siitä huokoisen ja erittäin poroisen. Tällainen rakenne mahdollistaa sen tehokkaan kosteuden imeytymisen ympäristöstä.
Prosessi päättyy litiumkloridin ja hiilinanoputkien mustekerroksen käyttöön. Suola reagoi ilman vesimolekyylien kanssa tehostaen imeytymistä, kun taas musta muste imee auringon säteilyä ja lämmittää materiaalin nopeasti.
Päivän aikana auringon energian vaikutuksesta kertynyt vesi haihtuu ja tiivistyy ämpäriin, muuttuen nestemäiseksi vedeksi, joka on valmis kerättäväksi.
Journal of Cleaner Production -lehdessä julkaistun artikkelin mukaan tämä menetelmä saavuttaa 94 %:n tehokkuuden kokeellisissa olosuhteissa . Järjestelmä ei vaadi sähköä eikä huoltoa, mikä tekee siitä kannettavan ja ympäristöystävällisen ratkaisun rajattoman määrän juomaveden tuottamiseen.
Tämän puisen kuution tehokkuuden testit ja kokeelliset tulokset
Tutkijoiden suorittamat kenttätestit osoittivat lupaavia tuloksia. Suhteellisessa kosteudessa 65,9 % jokainen gramma materiaalia imi noin 2,5 millilitraa vettä yön aikana ja vapautti suurimman osan siitä auringonvalon vaikutuksesta seuraavana päivänä.
Jopa alhaisessa kosteudessa (noin 30 %) kuutio säilytti kykynsä pidättää vettä.
Alle gramman painoinen laite voidaan käyttää yksinään tai yhdessä muiden laitteiden kanssa suorituskyvyn parantamiseksi. Yhdeksän kuppia yhdessä voivat tuottaa noin 15 millilitraa vettä päivässä . Moduulirakenne mahdollistaa järjestelmän skaalaamisen tarpeiden mukaan: kotitalous- tai maatalouskäytöstä hätätilanteisiin luonnonkatastrofialueilla.
Testit ovat myös osoittaneet, että kuutio säilyttää rakenteensa ja toiminnallisuutensa jopa 20 päivän -20 °C:n lämpötilassa säilytettynä, mikä vahvistaa sen kestävyyden äärimmäisissä olosuhteissa.
Yksinkertainen ratkaisu globaaliin vesiongelmaan
Innovaatio on yksinkertainen ja skaalautuva. Käytetyt materiaalit (puu, suola ja hiilimuste) ovat edullisia, biohajoavia ja helposti saatavilla. Tämä lähestymistapa alentaa tuotantokustannuksia ja helpottaa laajamittaista tuotantoa.
Kungliga Tekniska Högskolans vanhempi tutkija Derek Hao selitti virallisessa lausunnossaan, että rakenne hyödyntää puun luonnollista rakennetta parantamaan veden kulkua sen huokosten läpi. ”Laite imee kosteutta avoimessa tilassa ja vapauttaa sen suljetussa tilassa auringonvalon vaikutuksesta, tuottaen juomavettä ilman ulkoisia lähteitä”, hän totesi.
Tohtori Junfeng Hou Zhejiangin A&F-yliopistosta puolestaan totesi, että ämpäriä voidaan käyttää hätätilanteissa, eristyneissä yhteisöissä tai alueilla, joilla jakelujärjestelmät eivät ole toimivia.
Sen lisäksi, että järjestelmä tuottaa rajattomasti juomavettä, se voi auttaa säätelemään ilman kosteutta suljetuissa tiloissa , mikä lisää mukavuutta ja parantaa terveyttä.
Tämän kuution mahdolliset käyttökohteet ja juomaveden tulevaisuuden kehitys
Tämän projektin pääidea on luoda modulaarinen aurinkovoimainen ratkaisu, joka toimii kaikkialla maailmassa. Tutkijat työskentelevät jo suurempien versioiden parissa ja laitteen integroimiseksi uusiutuvan energian järjestelmiin.
Suunniteltujen parannusten joukossa on lämpöä varastoivien aurinkopaneelien asentaminen, mikä takaa jatkuvan toiminnan myös pilvisinä päivinä ja yöllä.
Harkitaan myös älykkäiden anturien lisäämistä, jotka on kytketty Internet of Things (IoT) -verkkoon veden imeytymis- ja vapautumissyklien optimoimiseksi.
Tekoälyn ja luonnonmateriaalien yhdistelmä avaa tien uuden sukupolven teknologioille, jotka voivat mullistaa tärkeimmän resurssin, veden, hallinnan. Tutkimusryhmän mukaan heidän laitteensa pystyy tuottamaan rajattomasti juomavettä kuivilla alueilla ilman kallista infrastruktuuria tai sähköverkkoa.
Askel kohti yleistä veden saatavuutta
Australialaisten ja kiinalaisten tutkijoiden kehittämä puinen kuutio on toteuttamiskelpoinen vaihtoehto nykyisille suolanpoisto- tai sumunkeräysteknologioille, jotka yleensä vaativat suuria investointeja ja jatkuvaa huoltoa.
Vaikka prototyyppi on vielä laboratoriotutkimusvaiheessa, se osoittaa, että on mahdollista tuottaa rajattomasti juomavettä käyttämällä tavallisia materiaaleja ja puhdasta energiaa. Sen skaalautuvuus ja alhaiset kustannukset tekevät siitä lupaavan vaihtoehdon maailmanlaajuisen vesikriisin ratkaisemiseksi.
Tutkijat neuvottelevat teollisuuden kumppaneiden kanssa pilottituotannosta ja sen myöhemmästä käyttöönotosta kenttäolosuhteissa. Jos tulokset vahvistuvat, Window Cube voi muuttaa radikaalisti lähestymistapaamme veden käyttöön.
