สร้างเครื่องผลิตน้ำดื่มจากอากาศ หวังแก้ ‘ปัญหาขาดแคลนน้ำ’

“น้ำดื่มสะอาด” ในโลกใบนี้กำลังจะหมดลงไปทุกที ในตอนนี้ประชากรโลกประมาณสองในสามกำลังประสบปัญหาขาดแคลนน้ำ และภายในปี 2030 ราว 40% ของความต้องการน้ำประจำปีทั่วโลก จะไม่สามารถตอบสนองได้ ซึ่งสร้างความท้าทายเพิ่มเติมให้กับสาธารณสุข เกษตรกรรม และการใช้งานด้านการเกษตร แต่ในตอนนี้นักวิทยาศาสตร์คิดค้นอุปกรณ์ที่สามารถสกัดน้ำดื่มจากอากาศได้แล้ว ซึ่งจะช่วยตอบสนองความต้องการน้ำดื่มที่เพิ่มมากขึ้นทั่วโลกได้

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ในสหรัฐได้คิดค้นระบบที่มีต้นทุนต่ำและกะทัดรัด ที่เรียกว่าการกักเก็บน้ำในบรรยากาศด้วยการดูดซับ (SAWH) โดยมีอุปกรณ์ที่มีลักษณะคล้าย “ครีบ” ทำหน้าที่ดูดซับและรวบรวมน้ำในอากาศ

ในชั้นบรรยากาศมีน้ำจืดอยู่ประมาณ 1,300 ล้านล้านลิตรที่สามารถนำมาใช้ได้ทันทีโดยไม่ต้องพึ่งพาแหล่งน้ำเหลวที่มีอยู่ โดยนักวิทยาศาสตร์ระบุว่า ระบบ SAWH สามารถผลิตน้ำได้ในทุกสภาพอากาศแม้แต่ในสภาพแวดล้อมที่แห้งแล้งสุดขีด ซึ่งเหนือกว่าวิธีการเก็บกักน้ำในชั้นบรรยากาศแบบเดิม ที่กักเก็บได้เพียงแค่หมอกและน้ำค้างเท่านั้น

เครื่องเก็บน้ำมักทำมาจากวัสดุดูดซับ ซึ่งหมายความว่าเครื่องจะรวบรวมน้ำไว้บนพื้นผิว เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวให้สัมผัสกับอากาศได้มากขึ้น อุปกรณ์ใหม่นี้จึงประกอบด้วยครีบแนวตั้งหลายชุดที่เว้นระยะห่างกัน 2 มม. โดยครีบเหล่านี้ทำจากแผ่นทองแดง ที่เชื่อมกันด้วยโฟมทองแดง และเคลือบด้วย ซีโอไลต์ วัสดุที่มีพื้นที่ผิวสูงและมีรูพรุนขนาดเล็กถึงระดับไมโคร ซึ่งจะทำให้ดูดซับน้ำได้ดีมากขึ้น

ตามข้อมูลของงานวิจัยระบุว่า หลังจากผ่านไป 1 ชั่วโมง ครีบจะอิ่มตัวด้วยน้ำ ส่วนทองแดงจะถูกให้ร้อนเพื่อปลดปล่อยน้ำออกมา ซึ่งหากทำแบบนี้ทุกชั่วโมง ทีมงานประเมินว่าเครื่องเก็บน้ำนี้จะสามารถผลิตน้ำดื่มได้ถึง 1.3 ลิตร ต่อวันต่อปริมาณสารเคลือบที่ใช้ 1 ลิตร แม้จะอยู่ในภูมิอากาศที่แห้งแล้งเหมือนทะเลทราย มีความชื้นสัมพัทธ์เพียง 30%

“ในเวลากลางคืนทะเลทรายจะมีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ ดังนั้นเครื่องของเราจึงอาจสร้างน้ำในทะเลทรายได้” คาร์ลอส ดิแอซ-มาริน นักศึกษาระดับปริญญาตรีสาขาวิศวกรรมเครื่องกล ทีมวิจัยของ MIT

หากปรับเพิ่มปริมาณแล้ว จะผลิตน้ำดื่มได้มากถึง 5.8 ลิตร ต่อสารเคลือบ 1กิโลกรัมต่อวัน ซึ่งเพียงพอต่อความต้องการน้ำในแต่ละวันของผู้คนจำนวนมาก ซึ่งนวัตกรรมของ MIT สามารถเก็บน้ำได้มากที่สุด แม้ว่าปัจจุบันจะมีการพัฒนาเครื่องเก็บน้ำอื่น ๆ อยู่ เพราะบางเครื่องเก็บน้ำได้เพียง 100 มล. ต่อวัสดุ 1 กิโลกรัม

ระบบ SAWH ที่มีอยู่โดยทั่วไปจะทำงานโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ แต่เนื่องด้วยแสงอาทิตย์ไม่ได้มีตลอดทั้งวันทั้งคืน ปัญหาสภาพอากาศที่เอาแน่เอานอนไม่ได้และกักเก็บพลังงานได้น้อย ทำให้ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของมนุษย์ในแต่ละวันได้อย่างเพียงพอ

แต่อุปกรณ์ใหม่ที่ MIT คิดค้นขึ้นนี้ใช้ “ความร้อนทิ้ง” (Waste heat) ที่เป็นพลังงานที่ไหลออกไปพร้อมกับกระแสอากาศ ก๊าซไอเสีย ของเหลว ที่ไหลออกจากโรงงานสู่สิ่งแวดล้อม ซึ่งนักวิทยาศาสตร์อ้างว่าเป็นโซลูชันที่มีต้นทุนต่ำและประสิทธิภาพสูง

งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนบางส่วนจากสำนักงานประสิทธิภาพพลังงานและพลังงานหมุนเวียนของสหรัฐอเมริกาและมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติของสวิตเซอร์แลนด์

ที่มา: Independent, MIT, New Atlas