Nước ngọt khan hiếm ở nhiều nơi trên thế giới và phải tốn rất nhiều chi phí để có được. Các cộng đồng gần biển có thể khử muối trong nước biển cho mục đích này, nhưng làm như vậy đòi hỏi một lượng lớn năng lượng. Ở xa bờ biển, trên thực tế, lựa chọn duy nhất còn lại là ngưng tụ độ ẩm không khí thông qua làm mát, hoặc thông qua các quá trình yêu cầu tương tự. đầu vào năng lượng cao hoặc bằng cách sử dụng các công nghệ “thụ động” khai thác sự dao động nhiệt độ giữa ngày và đêm. Tuy nhiên, với các công nghệ thụ động hiện nay, chẳng hạn như lá thu sương, nước chỉ có thể được chiết xuất vào ban đêm. Điều này là do mặt trời làm nóng các lá kim loại vào ban ngày, khiến cho sự ngưng tụ không thể xảy ra.
Tự làm mát và bảo vệ khỏi bức xạ
Các nhà nghiên cứu tại ETH Zurich hiện đã phát triển một công nghệ điều đó, lần đầu tiên, cho phép họ thu hoạch nước suốt 24 giờ mà không cần sử dụng năng lượng đầu vào, ngay cả dưới ánh nắng chói chang. Thiết bị mới về cơ bản bao gồm một tấm kính được phủ đặc biệt, vừa phản xạ bức xạ mặt trời vừa tỏa nhiệt của chính nó qua bầu khí quyển ra không gian bên ngoài. Do đó, nó tự làm mát xuống mức thấp hơn nhiệt độ môi trường xung quanh tới 15 độ C (59 độ F). Ở mặt dưới của tấm kính này, hơi nước từ không khí ngưng tụ thành nước. Quá trình này giống như có thể quan sát được trên các cửa sổ cách nhiệt kém vào mùa đông.
Các nhà khoa học đã tráng kính bằng các lớp bạc và polymer được thiết kế đặc biệt. Cách tiếp cận lớp phủ đặc biệt này làm cho tấm nền phát ra bức xạ hồng ngoại tại một cửa sổ có bước sóng cụ thể ra không gian bên ngoài, không bị khí quyển hấp thụ cũng như không phản xạ trở lại tấm nền. Một yếu tố quan trọng khác của thiết bị là một tấm chắn bức xạ hình nón mới lạ. Nó làm lệch phần lớn bức xạ nhiệt từ khí quyển và che chắn tấm ngăn khỏi bức xạ mặt trời tới, đồng thời cho phép thiết bị tỏa nhiệt nói trên ra bên ngoài và do đó tự làm mát hoàn toàn thụ động.
Gần với mức tối ưu lý thuyết
Như các thử nghiệm của thiết bị mới trong điều kiện thực tế trên mái của một tòa nhà ETH ở Zurich cho thấy, công nghệ mới có thể tạo ra ít nhất gấp đôi lượng nước trên mỗi khu vực mỗi ngày so với các công nghệ thụ động tốt nhất hiện nay dựa trên lá: thí điểm nhỏ hệ thống có đường kính ngăn 10 cm cung cấp 4.6 ml nước mỗi ngày trong điều kiện thực tế. Các thiết bị lớn hơn với các ngăn lớn hơn sẽ tạo ra nhiều nước hơn. Các nhà khoa học đã có thể chỉ ra rằng, trong điều kiện lý tưởng, họ có thể thu hoạch tới 0.53 decilitres (tương đương 1.8 ounce chất lỏng) nước trên một mét vuông bề mặt tấm mỗi giờ. Giá trị này gần với giá trị lý thuyết tối đa là 0.6 decilitres (2.03 ounce) mỗi giờ, về mặt vật lý không thể vượt quá.
Các công nghệ khác thường yêu cầu lau sạch nước ngưng tụ trên bề mặt, điều này đòi hỏi năng lượng. Nếu không có bước này, một phần đáng kể nước ngưng tụ sẽ bám vào bề mặt và không sử dụng được đồng thời cản trở quá trình ngưng tụ tiếp tục. Các nhà nghiên cứu đã áp dụng một lớp phủ siêu kỵ nước (cực kỳ không thấm nước) mới cho mặt dưới của tấm trong bình ngưng nước của họ. Điều này làm cho nước ngưng tụ thành hạt và chạy hoặc nhảy ra theo ý mình. “Trái ngược với các công nghệ khác, công nghệ của chúng tôi thực sự có thể hoạt động mà không cần thêm năng lượng, đó là một lợi thế chính.
Mục tiêu của các nhà nghiên cứu là phát triển một công nghệ cho các nước khan hiếm nước và đặc biệt là cho các nước đang phát triển và mới nổi. Họ nói rằng giờ đây, các nhà khoa học khác có cơ hội phát triển hơn nữa công nghệ này hoặc kết hợp nó với các phương pháp khác, chẳng hạn như khử muối trong nước, để tăng năng suất của chúng. Việc sản xuất các tấm phủ tương đối đơn giản và việc xây dựng các bình ngưng tụ lớn hơn hệ thống thí điểm hiện tại là điều hoàn toàn có thể. Tương tự với cách pin mặt trời có một số mô-đun được thiết lập cạnh nhau, một số thiết bị ngưng tụ nước cũng có thể được đặt cạnh nhau để ghép thành một hệ thống quy mô lớn.