Memanen Air Minum dari Udara dengan Sirip Penyerap yang Inovatif
Sistem yang sederhana dan ringkas ini pertama-tama mengumpulkan air dari udara (kiri) dan kemudian melepaskan cairan yang terperangkap (kanan) saat dipanaskan, yang menghasilkan air minum. Kredit: Xiangyu Li, diedit
Para peneliti telah mengembangkan perangkat kompak yang mengambil air dari kelembapan atmosfer menggunakan sirip berlapis penyerap.
Perangkat ini, dirinci dalam Surat Energi ACSsecara efisien memerangkap kelembapan yang kemudian dilepaskan sebagai air minum saat dipanaskan.
Inovasi Pemanenan Air
Air bersih dan aman merupakan sumber daya yang terbatas, dan akses terhadapnya bergantung pada sumber air setempat. Namun, bahkan daerah kering pun memiliki sejumlah uap air di udara. Untuk memanen sejumlah kecil kelembapan, para peneliti telah mengembangkan perangkat kompak dengan sirip berlapis penyerap yang pertama-tama memerangkap kelembapan dan kemudian menghasilkan air minum saat dipanaskan. Mereka mengatakan prototipe tersebut dapat membantu memenuhi permintaan air yang terus meningkat, terutama di lokasi kering. Rinciannya dilaporkan dalam jurnal Surat Energi ACS.
Air Atmosfer: Potensi Besar, Tantangan Pengumpulan
Atmosfer bumi menampung triliunan liter air tawar dalam bentuk uap, namun sulit untuk mengumpulkan fuel yang tidak berwarna, transparan, dan encer ini. Sebelumnya, para peneliti mengembangkan sistem yang memerangkap embun atau kabut, dan mengumpulkan cairan ke dalam wadah. Namun di daerah kering yang tidak banyak embun, bahan khusus seperti hidrogel yang responsif terhadap suhu, kerangka logam-organik, atau zeolit (kristal aluminosilikat) dapat membantu menarik sedikit kelembapan dari udara dan melepaskan air saat dipanaskan.
Namun, agar penyerap ini praktis untuk penggunaan di dunia nyata, penyerap ini perlu dimasukkan ke dalam perangkat yang ringkas dan portabel dengan sumber panas buangan, seperti aplikasi yang beroperasi pada suhu tinggi atau sistem yang mengeluarkan panas sebagai produk sampingan. Jadi, Xiangyu Li, Bachir El Fil, dan rekan-rekannya mengembangkan pengumpul kelembapan yang dapat memenuhi spesifikasi tersebut.
Desain Efisien Meningkatkan Pengumpulan Air
Para peneliti merancang “sirip” penyerap air dengan mengapit lembaran tembaga di antara busa tembaga yang dilapisi zeolit yang tersedia secara komersial. Dibandingkan dengan penelitian sebelumnya yang berfokus pada pengembangan materials, penulis mengatakan bahwa desain bersama lapisan adsorpsi dengan sifat materials menghasilkan sirip adsorben yang tipis, kompak dan dapat memanen air dengan cepat.
Untuk demonstrasi pembuktian konsep, mereka menciptakan perangkat dengan 10 sirip penyerap kecil yang ditempatkan berdampingan pada pelat dasar tembaga dengan jarak sekitar 2 milimeter, jarak yang memaksimalkan penyerapan kelembapan dari udara seperti gurun yang mengandung 10% kelembapan relatif. Dalam waktu satu jam, sirip tersebut jenuh dan kemudian melepaskan kelembapan yang terperangkap setelah alas mencapai 363 derajat fahrenheit.
Dengan melakukan ekstrapolasi ke 24 siklus pengumpulan-pelepasan, tim menghitung bahwa 1 liter lapisan penyerap pada sirip dapat menghasilkan hingga 1,3 liter air minum per hari di udara dengan kelembapan relatif 30% – quantity dua hingga lima kali lebih besar dari perangkat yang dikembangkan sebelumnya. .
Implikasi bagi Teknologi Pemanenan Air di Masa Depan
Penelitian ini mengidentifikasi peluang utama untuk penangkapan kelembapan dan pemanenan air secara cepat dari udara kering, beberapa kali sehari. Dengan pengembangan lebih lanjut, sistem ini dapat diintegrasikan ke dalam infrastruktur yang ada yang menghasilkan panas buangan, seperti bangunan atau kendaraan pengangkut, untuk menyediakan opsi yang hemat biaya untuk menghasilkan air minum di wilayah kering, kata para peneliti.
Referensi: “Desain Pemanen Air Atmosfer Multisiklis Berkinerja Tinggi Kompak untuk Lingkungan Kering” oleh Xiangyu Li, Bachir El Fil, Buxuan Li, Gustav Graeber, Adela C. Li, Yang Zhong, Mohammed Alshrah, Chad T. Wilson dan Emily Lin, 26 Juni 2024, Surat Energi ACS.
Jumlah halaman: 10.1021/acsenergylett.4c01061
Penulis mengucapkan terima kasih atas pendanaan dari US Protection Superior Analysis Tasks Company dan Swiss Nationwide Science Basis melalui hibah Postdoc. Mobility.
