ชวนรู้จัก เทคโนโลยีผลิตน้ำดื่มจากอากาศได้ตลอด 24 ชั่วโมง โดยไม่พึ่งพลังงาน

ในขณะที่อีกซีกโลกหนึ่งของเรา หรือแม้กระทั่งบางชุมชนใกล้ตัวเราเอง กำลังขาดแคลนน้ำดื่ม และน้ำที่ใช้สำหรับอุปโภคบริโภค น้ำสำหรับปศุสัตว์ สหรับการเกษตรและอีกมากมาย แม้ว่าเราจะรู้กันดีว่าโลกนี้ประกอบไปด้วยน้ำ ¾ ของพื้นที่ทั้งหมด แต่ใช้ว่าน้ำเหล่านั้นจะใช้สำหรับบางเรื่องของมนุษย์ได้ อีกกระทั่งในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศกำลังทวีความปั่นป่วนมากขึ้น ฤดูกาลเริ่มผันเปลี่ยนไปผิดฤดูกาล ทำให้อะไรหลายๆอย่างไม่เป็นดังใจหวังสักเท่าไหร่ มันจะดีมาก ถ้าหากมีบางสิ่งมาช่วยบรรเทาความกระหายของเราได้

ทุกวันนี้ หลายครัวเรือนมีน้ำให้ใช้อุปโภคบริโภคอยู่แล้ว จึงอาจจะรู้สึกว่า มันดูจะไม่ใช่เรื่องที่ต้องใส่ใจ แต่อย่างที่นักวิทยาศาสตร์หลายท่านได้เตือนว่า อนาคตนั้นไม่แน่ไม่นอน และเรากำลังก้าวเข้าสู่หายนะด้านสิ่งแวดล้อมกันอยู่ ถ้าวันหนึ่งเราขาดแคลนน้ำ ที่เป็นปัจจัยการดำรงชีวิตหลักของมนุษย์ มันคงจะไม่ดีแน่ ดังนั้นเทคโนโลยีจึงมีบทบาทที่จะมาช่วยเปลี่ยนทิศทางของอนาคตเหล่านั้น

น้ำจืดมีน้อยหากเทียบกับน้ำทะเล และการจะกรองมาใช้ให้ใสสะอาดนั้น ล้วนมีค่าใช้จ่ายที่สูง หรือแม้กระทั่งเราจะสามารถดึงน้ำจากมหาสมุทรมากรองและบริโภคได้ แต่การทำเช่นนั้นก็ต้องใช้พลังงานจำนวนมากเช่นกัน ห่างออกไปไกลจากชายฝั่ง บ่อยครั้งที่เราต้องมองหาอะไรใหม่ๆเพื่อมาทดแทนหรือแก้ไขวิกฤตที่เรากำลังเผชิญ และนี่คือคำตอบ

ข่าวที่เกี่ยวข้อง

• สตาร์ทอัพสิงคโปร์ผุดไอเดียบะหมี่กึ่งสำเร็จรูปทำจากถั่ว รับมือวิกฤตอาหาร

• 10 กลุ่ม Climate Tech รวมเทคโนโลยีด้านสภาพอากาศที่เราต้องใช้สู้ กู้โลกร้อน

• DYPER ผ้าอ้อมเด็กรักษ์โลก ทำจากไม้ไผ่ ใช้เสร็จย่อยสลายได้

• หญ้าหวาน กระชายดำ พืชต้นแบบการปลูกพืชสมุนไพรด้วยระบบอัจฉริยะ

• มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ใช้สาหร่ายผลิตพลังงานให้ IoT

ฮีโร่ช่วยชีวิต

นักวิจัยจาก ETH Zurich มองเห็นสภาวการณ์ดังกล่าว พวกเขาได้พัฒนาเทคโนโลยีที่จะช่วยให้พวกเขาสามารเก็บกักน้ำได้ตลอด 24 ชั่วโมง โดยที่ไม่ต้องป้อนพลังงาน แม้อยู่ภายใต้แสงแดดที่แผดจ้าก็ตาม นั่นหมายความว่ามันอาจจะสามารถไปอยู่ในพื้นที่แห้งแล้งได้อย่างสบายๆ

อุปกรณ์ใหม่นี้ทำงานยังไง ประกอบด้วยอะไรบ้าง?

อุปกรณ์ใหม่นี้จะประกอบไปด้วยบานกระจกเคลือบพิเศษ ซึ่งสะท้อนรังสีดวงอาทิตย์และแผ่ความร้อนของตัวเองออกไปนอกชั้นบรรยากาศ ซึ่งวิธีนี้จะทำให้ตัวอุปกรณ์เองเย็นลงมากถึง 15 องศาเซลเซียส ต่ำกว่าอุณหภูมิแวดล้อม ที่ด้านล่างของบานหน้าต่างนี้ ไอน้ำจากอากาศควบแน่นจะกลายเป็นน้ำ

นักวิทยาศาสตร์เคลือบกระจกด้วยพอลิเมอร์และชั้นเงินที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ วิธีการเคลือบแบบพิเศษนี้ทำให้บานหน้าต่างปล่อยรังสีอินฟราเรดที่ช่องความยาวคลื่นเฉพาะออกสู่อวกาศ โดยไม่มีการดูดกลืนบรรยากาศหรือแสงสะท้อนกลับเข้าสู่ช่องหน้าต่าง องค์ประกอบสำคัญอีกประการของอุปกรณ์นี้คือเกราะป้องกันรังสีรูปทรงกรวยแบบใหม่ โดยมากจะเบี่ยงเบนการแผ่รังสีความร้อนจากชั้นบรรยากาศและป้องกันบานหน้าต่างจากการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ที่เข้ามา ในขณะที่ปล่อยให้อุปกรณ์แผ่ความร้อนดังกล่าวออกไปด้านนอก และทำให้ตัวเองเย็นลงและอยู่เฉยๆ อย่างเต็มที่

ใกล้เคียงกับทฤษฎีที่เหมาะสมที่สุด

จากการทดสอบอุปกรณ์ใหม่ภายใต้สภาพการใช้งานจริงบนหลังคาอาคาร ETH ในเมืองซูริก เทคโนโลยีใหม่นี้สามารถผลิตน้ำได้อย่างน้อยสองเท่าต่อพื้นที่ต่อวัน เท่ากับเทคโนโลยีแบบพาสซีฟที่ดีที่สุดในปัจจุบันโดยอิงจากการใช้ฟอยล์

เครื่องน้ำร่องขนาดเล็ก ตัวระบบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางบานหน้าต่าง 10 เซนติเมตร ส่งน้ำ 4.6 มิลลิลิตรต่อวัน ภายใต้สภาวะจริง อุปกรณ์ขนาดใหญ่ที่มีบานหน้าต่างขนาดใหญ่จะผลิตน้ำได้มากขึ้นตามลำดับ

นักวิทยาศาสตร์สามารถแสดงให้เห็นว่าภายใต้สภาวะที่เหมาะสม พวกเขาสามารถเก็บเกี่ยวน้ำได้มากถึง 0.53 เดซิลิตร (ประมาณ 1.8 ออนซ์ของเหลว) ต่อตารางเมตรของผิวบานหน้าต่างต่อชั่วโมง

"ค่านี้ใกล้เคียงกับค่าสูงสุดตามทฤษฎีที่ 0.6 เดซิลิตร (2.03 ออนซ์) ต่อชั่วโมง ซึ่งเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเกินจริง" Iwan Hächler  นักศึกษาปริญญาเอกในกลุ่ม Dimos Poulikakos ศาสตราจารย์ด้านอุณหพลศาสตร์ที่ ETH Zurich กล่าว

เทคโนโลยีอื่นๆ มักต้องการการขจัดน้ำที่ควบแน่นออกจากพื้นผิวซึ่งต้องใช้พลังงาน หากไม่มีขั้นตอนนี้ ส่วนสำคัญของน้ำที่ควบแน่นจะเกาะติดกับพื้นผิวและยังคงไม่สามารถใช้งานได้ในขณะที่ขัดขวางการควบแน่นเพิ่มเติม

นักวิจัยของ ETH Zurich ได้ใช้สารเคลือบผิวแบบใหม่ที่ไม่ชอบน้ำ (superhydrophobic) กับด้านล่างของบานหน้าต่างในคอนเดนเซอร์น้ำ ทำให้น้ำที่ควบแน่นกลายเป็นลูกปัดขึ้นและวิ่งหรือกระโดดออกไปเอง "ในทางตรงกันข้ามกับเทคโนโลยีอื่น ๆ ของเราสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญ" Hächler กล่าว

การผลิตแผ่นเคลือบนั้นค่อนข้างง่าย และการสร้างเครื่องควบแน่นน้ำที่มีขนาดใหญ่กว่าระบบนำร่องปัจจุบันควรจะเป็นไปได้ คล้ายกับวิธีที่เซลล์สุริยะมีโมดูลหลายโมดูลติดตั้งติดกัน คอนเดนเซอร์น้ำหลายตัวสามารถวางเรียงต่อกันเพื่อต่อเข้ากับระบบขนาดใหญ่ได้

เป้าหมายของนักวิจัยคือการพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับประเทศที่ขาดแคลนน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับประเทศกำลังพัฒนาและประเทศเกิดใหม่ นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ มีโอกาสที่จะพัฒนาเทคโนโลยีนี้ต่อไปหรือรวมเข้ากับวิธีการอื่นๆ เช่น การแยกเกลือออกจากน้ำ เพื่อเพิ่มผลผลิต

อย่างที่กล่าวไปข้างต้น หลายประเทศกำลังขาดแคลนน้ำเนื่องจากสภาพอากาศที่แห้งแล้ง ฝนไม่ตกต้องตามฤดูกาล ส่งผลให้การเกษตรล่ม สัตว์หลายตัวล้มตาย หลายคนป่วยไข้ และทั่วโลกกำลังมีประเทศยากจนผุดขึ้นจากวิกฤตทั่วโลก ไม่ว่าจะเป็นการแพร่ระบาดของโคโรนาไวรัส สงครามรัสเซียยูเครน เศรษฐกิจที่เอาแน่เอานอนไม่ได้ วิกฤตขาดแคลนอาหารและการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศที่แปรปรวนทั่วโลก หลายประเทศเหล่านี้จึงหวังพึ่งการมาถึงของเทคโนโลยีที่จะสามารถนำพาพวกเขารอดพ้นภัยเหล่านี้ได้

ที่มาข้อมูล

https://www.thebrighterside.news/post/technology-pulls-drinking-water-from-the-air-24-hours-a-day-with-no-energy-input

https://ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2021/06/harvesting-drinking-water-from-humidity.html