Rosnące globalne wyzwanie niedoboru wody zapoczątkowało nową granicę w technologii zrównoważonej: pozyskiwanie wody atmosferycznej (AWH). Ponad dwa miliardy ludzi nie ma dostępu do bezpiecznej wody pitnej, a zmiany klimatyczne pogarszają warunki suszy, dlatego innowatorzy zwracają się ku rozległym rezerwom wilgoci w atmosferze. Pionierskie badania, zwłaszcza z instytucji takich jak Massachusetts Institute of Technology (MIT), rozwijają nowatorskie, niskoenergetyczne rozwiązania, które obiecują pozyskiwanie wody pitnej bezpośrednio z powietrza, nawet w najbardziej suchych środowiskach na planecie.
Jednym z takich znaczących osiągnięć jest urządzenie MIT do pozyskiwania wody oparte na hydrożelu, niedawno testowane w Dolinie Śmierci, jednym z najsuchszych miejsc na świecie. Ten panel wielkości okna wykorzystuje zaawansowany materiał absorbujący – hydrożel nasycony solą, złożony w strukturę przypominającą origami i zamknięty w szkle. Działając bez zewnętrznego zasilania, urządzenie wykorzystuje ciepło słoneczne do napędzania naturalnego cyklu absorpcji i kondensacji. Para wodna jest pobierana z powietrza do hydrożelu, który następnie pęcznieje. Gdy zaabsorbowana woda paruje, skrapla się na szkle i spływa do rurki zbierającej, dostarczając świeżą, pitną wodę. To pasywne podejście stanowi krytyczną zmianę w stosunku do historycznie energochłonnych metod AWH, oferując drogę do niezależnego od sieci zaopatrzenia w wodę dla gospodarstw domowych w regionach dotkniętych niedoborem wody.
Pozyskiwanie wody atmosferycznej, choć zyskuje na znaczeniu dzięki nowym odkryciom naukowym, opiera się na starych technikach, takich jak zbieranie mgły za pomocą sieci lub roślinności. Nowoczesne osiągnięcia zazwyczaj polegały na chłodzeniu wilgotnego powietrza w celu wywołania kondensacji, co wymagało wysokiej wilgotności i znacznego nakładu energii. Innowacja w postaci desykantów, zwłaszcza gąbczastych hydrożeli i aerożeli, stanowi krok naprzód. Materiały te, jak zauważa Paul Westerhoff, profesor z Arizona State University, mogą znacznie pęcznieć, absorbując wilgoć nawet w bardzo suchych warunkach, co ekscytuje badaczy w tej dziedzinie. Evelyn Wang, profesor inżynierii mechanicznej z MIT, podkreśla ekonomiczną atrakcyjność hydrożeli, zwracając uwagę na ich niski koszt – podobny do materiałów używanych w pieluchach – oraz minimalne zapotrzebowanie na energię do uwalniania wody.
Badania nad hydrożelami przeżywają „eksplozję” aktywności. Projekty wykazały sukces w ekstremalnie suchych środowiskach, takich jak pustynia Atacama w Chile, gdzie mieszanka hydrożelu i soli dostarczała około 0,1 galona na metr kwadratowy dziennie. Inna inicjatywa w Las Vegas rozwija membranę hydrożelową inspirowaną żabą drzewną, zdolną do produkcji około galona wody pitnej dziennie. Te postępy podkreślają szybki rozwój od tego, co kiedyś uważano za science fiction, do dających się zademonstrować rozwiązań inżynieryjnych.
Realność ekonomiczna i strategiczne zastosowania
Pomimo obietnic technologicznych, ekonomiczna opłacalność i skalowalność pozyskiwania wody atmosferycznej pozostają przedmiotem debaty wśród ekspertów branżowych. Christopher Gasson, właściciel Global Water Intelligence, sugeruje, że AWH może pozostać „niszową rzeczą”, powołując się na stosunkowo małe ilości pozyskiwanej wody i wyzwanie związane z integracją tej technologii z istniejącą infrastrukturą wodociągową. Steve Gluck, niezależny konsultant branży wodnej, podobnie uważa ją za „rozwiązanie niższego rzędu” dla szerokiego zaopatrzenia komunalnego.
Czynnik kosztowy stanowi znaczącą przeszkodę. Paul Westerhoff szacuje, że koszt jest mniej więcej dziesięciokrotnie wyższy niż w przypadku miejskiej wody z kranu i droższy niż konwencjonalne procesy odsalania. Jednakże AWH staje się konkurencyjne cenowo w porównaniu z wodą butelkowaną, co czyni ją realną opcją dla małoskalowych potrzeb w zakresie wysokiej jakości wody pitnej. David Warsinger, profesor inżynierii mechanicznej z Purdue University, wskazuje na jej użyteczność w kontekstach, gdzie woda z kranu jest zawodna lub zanieczyszczona, na przykład podczas kryzysów zdrowia publicznego lub w obszarach z uszkodzoną infrastrukturą.
Poza wodą pitną, AWH oferuje przekonujące zastosowania w sektorach przemysłowych wymagających wody ultra-czystej. Westerhoff podkreśla jej potencjał w produkcji półprzewodników, baterii i sprzętu medycznego, a także do wytwarzania odsolonej wody do napojów takich jak napoje gazowane i piwo. Dodatkowo, technologia ta mogłaby odgrywać kluczową rolę w pomocy doraźnej po klęskach żywiołowych, które zakłócają dostawy wody i energii, lub w operacjach wojskowych na odległych obszarach, oferując kluczowe niezależne źródło wody. Obawy środowiskowe dotyczące potencjalnych trendów wysuszania na dużą skalę z powodu AWH są zazwyczaj łagodzone przez zrozumienie, że woda jest tymczasowo pobierana i szybko ponownie integrowana z globalnym systemem wodnym.
Trajektoria rynkowa i perspektywy na przyszłość
Globalny rynek pozyskiwania wody atmosferycznej jest już wyceniany na ponad 2 miliardy dolarów, co wskazuje na rosnące zainteresowanie komercyjne pomimo wspomnianych wyzwań. Ta wycena sugeruje, że krytycy mogą nie doceniać potencjału tej technologii. Firmy takie jak izraelska H2OLL testują systemy komercyjne, na przykład jeden w szkole beduińskiej na pustyni Negew, który produkuje ponad 200 galonów dziennie, celując w suche regiony śródlądowe, w tym południowo-zachodnie Stany Zjednoczone, Meksyk i Indie. Firma AirJoule z Delaware dąży do produkcji około 800 galonów czystej wody destylowanej dziennie, wykorzystując przemysłowe ciepło odpadowe.
Paul Westerhoff przewiduje „eksplozję” w niektórych zastosowaniach komercyjnych, gdy technologia AWH będzie się skalować i stawać bardziej opłacalna, choć przewiduje, że znacząca penetracja rynku zajmie co najmniej dekadę. Podczas gdy niektórzy obserwatorzy branży, tacy jak Gasson, ostrzegają przed postrzeganiem AWH jako „srebrnej kuli” i opowiadają się za lepszym zarządzaniem istniejącymi zasobami wodnymi, rosnące inwestycje i postępy technologiczne podkreślają wyraźną trajektorię dla tej innowacyjnej dziedziny. Pozyskiwanie wody atmosferycznej jest gotowe do odegrania coraz ważniejszej, choć wyspecjalizowanej, roli w rozwiązywaniu najpilniejszych globalnych wyzwań związanych z wodą.
newsblog.pl
Maciej – redaktor, pasjonat technologii i samozwańczy pogromca błędów w systemie Windows. Zna Linuxa lepiej niż własną lodówkę, a kawa to jego główne źródło zasilania. Pisze, testuje, naprawia – i czasem nawet wyłącza i włącza ponownie. W wolnych chwilach udaje, że odpoczywa, ale i tak kończy z laptopem na kolanach.