מים מתוקים נדירים באזורים רבים בעולם ויש להשיגם בהוצאות גדולות. קהילות ליד האוקיינוס יכולות להתפיל מי ים למטרה זו, אך לשם כך נדרשת כמות גדולה של אנרגיה. רחוק יותר מהחוף, למעשה, לעתים קרובות האפשרות היחידה שנותרה היא עיבוי לחות אטמוספרית באמצעות קירור, או באמצעות תהליכים הדורשים באופן דומה הזנת אנרגיה גבוהה או על ידי שימוש בטכנולוגיות "פאסיביות" המנצלות את תנודת הטמפרטורה בין היום ללילה. עם זאת, עם טכנולוגיות פסיביות עדכניות, כגון רדיד טל, ניתן להפיק מים רק בלילה. הסיבה לכך היא שהשמש מחממת את הרדידים במהלך היום, מה שהופך את העיבוי לבלתי אפשרי.
קירור עצמי והגנה מפני קרינה
חוקרים ב-ETH ציריך פיתחו כעת א טֶכנוֹלוֹגִיָה שלראשונה מאפשר להם לקצור מים 24 שעות מסביב לשעון, ללא כניסת אנרגיה, אפילו תחת השמש הקופחת. המכשיר החדש מורכב בעצם מחלונית זכוכית מצופה במיוחד, שגם משקפת קרינת שמש וגם מקרינה את החום שלו דרך האטמוספירה לחלל החיצון. כך הוא מקרר את עצמו עד ל-15 מעלות צלזיוס (59 מעלות פרנהייט) מתחת לטמפרטורת הסביבה. בצד התחתון של חלונית זו, אדי מים מהאוויר מתעבים למים. התהליך זהה לזה שניתן לראות על חלונות מבודדים גרוע בחורף.
המדענים ציפו את הזכוכית בשכבות פולימריות וכסף שתוכננו במיוחד. גישת ציפוי מיוחדת זו גורמת לחלונית לפלוט קרינת אינפרא אדום בחלון אורך גל ספציפי לחלל החיצון, ללא ספיגה על ידי האטמוספירה ולא השתקפות חזרה אל החלונית. מרכיב מרכזי נוסף במכשיר הוא מגן קרינה חדשני בצורת חרוט. הוא מסיט במידה רבה את קרינת החום מהאטמוספרה ומגן על החלונית מפני קרינת השמש הנכנסת, תוך שהוא מאפשר למכשיר להקרין את החום הנ"ל כלפי חוץ ובכך להתקרר בעצמו, באופן פסיבי לחלוטין.
קרוב לאופטימום התיאורטי
כפי שהראו בדיקות של המכשיר החדש בתנאים בעולם האמיתי על גג בניין ETH בציריך, הטכנולוגיה החדשה יכולה לייצר כמות כפולה לפחות של מים בכל שטח ליום כמו הטכנולוגיות הפסיביות הנוכחיות הטובות ביותר המבוססות על נייר כסף: הטייס הקטן. מערכת בקוטר החלונית של 10 סנטימטרים הביאה 4.6 מיליליטר מים ליום בתנאים האמיתיים. מכשירים גדולים יותר עם חלונות גדולים יותר יפיקו יותר מים בהתאם. המדענים הצליחו להראות כי בתנאים אידיאליים הם יכולים לקצור עד 0.53 דציליטר (כ- 1.8 אונקיות נוזל) של מים למטר מרובע של משטח השמש לשעה. זה קרוב לערך המקסימלי התיאורטי של 0.6 דציליטר (2.03 אונקיות) לשעה, אשר פיזית בלתי אפשרי לחרוג ממנו.
טכנולוגיות אחרות דורשות בדרך כלל לנגב את המים המעובים מפני שטח, הדורשים אנרגיה. ללא שלב זה, חלק ניכר מהמים המעובים היו נאחזים על פני השטח ונשארים בלתי שמישים תוך כדי עיכוב נוסף של עיבוי. החוקרים יישמו ציפוי סופר הידרופובי (דוחה מים במיוחד) על החלק התחתון של החלונית במעבה המים שלהם. זה גורם למים המרוכזים להתייצב ולהתרוצץ או לקפוץ מעצמו. "בניגוד לטכנולוגיות אחרות, שלנו באמת יכולים לתפקד ללא שום אנרגיה נוספת, וזה יתרון מרכזי.
מטרת החוקרים הייתה לפתח טכנולוגיה למדינות עם מחסור במים ובמיוחד למדינות מתפתחות ומתפתחות. כעת, לדבריהם, יש למדענים אחרים אפשרות לפתח טכנולוגיה זו או לשלב אותה עם שיטות אחרות, כגון התפלת מים, כדי להגדיל את תפוקתם. הייצור של החלונות המצופים הוא פשוט יחסית ומבנים לבנייתם גדולים יותר ממערכת הפיילוט הנוכחית אמורה להיות אפשרית. דומה לדרך תאים סולאריים כולל כמה מודולים שהוצבו זה ליד זה, וכמה מעבים של מים יכולים להיות ממוקמים זה לצד זה כדי לחבר מערכת בקנה מידה גדול.