Новое изобретение Массачусетского технологического института использует ультразвук для выкачивания питьевой воды из воздуха даже в засушливых регионах

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) представили новую технологию атмосферной генерации воды, которая использует ультразвуковые волны для извлечения влаги из пористых материалов. Согласно данным нового исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, инновационный метод позволяет получать воду в 45 раз быстрее, чем традиционные термические аналоги, и сохраняет эффективность даже в засушливых регионах с низкой влажностью.

Традиционные системы сбора атмосферной влаги работают по циклическому принципу, то есть специальные сорбенты впитывают влагу из воздуха (преимущественно ночью), после чего материал нагревается солнечным теплом для высвобождения воды. Этот процесс, известный как десорбция, является энергоемким и длительным, часто занимая несколько часов для завершения одного цикла.

Для решения этой проблемы команда инженеров под руководством Светланы Борискиной, главного научного сотрудника кафедры машиностроения MIT, предложила заменить нагрев высокочастотными вибрациями. Разработанное устройство представляет собой ультразвуковой актуатор, который генерирует волны частотой выше 20 килогерц.

«Вместо того чтобы тратить энергию на испарение воды, мы механически разрываем слабые связи между молекулами жидкости и материалом сорбента», — поясняет Икра Ифтекхар Шуво, ведущий автор исследования. Под воздействием вибраций вода буквально «вытряхивается» из пор материала в виде микрокапель, что позволяет завершить процесс экстракции за несколько минут.

Ключевые преимущества новой разработки:

• Скорость. Цикл высвобождения воды сокращен с часов до минут, что позволяет проводить множество циклов сбора в течение одного дня.
• Энергоэффективность. Хотя устройство требует электропитания (в отличие от пассивных солнечных коллекторов), потребление энергии минимально. Для работы достаточно небольшой солнечной панели, которая также может выполнять роль датчика насыщения сорбента.
• Универсальность. Технология совместима с большинством существующих коммерческих сорбентов, включая металлорганические каркасы и гидрогели.

По словам разработчиков, система может быть масштабирована для бытового использования. Концепт предполагает создание панелей размером с оконную раму, способных обеспечивать домохозяйства чистой питьевой водой в регионах, где отсутствует доступ к пресным источникам или опреснительным установкам.

Источник: livescience.com