Η τεχνολογία του MIT «τινάζει» τα μόρια αντί να τα θερμαίνει

Μια ομάδα μηχανικών στο MIT παρουσιάζει μια συσκευή που εξάγει νερό από τον αέρα χωρίς να απαιτούνται υψηλές θερμοκρασίες. Η καινοτομία της δεν βρίσκεται μόνο στην ταχύτητά της, αλλά και στον τρόπο με τον οποίο επαναπροσδιορίζει μια από τις θεμελιώδεις αρχές της συλλογής νερού από την ατμόσφαιρα. Αντί για θερμότητα, χρησιμοποιεί δονήσεις και μάλιστα τόσο γρήγορες, ώστε δημιουργούν ένα ακούραστο, αόρατο «ταρακούνημα» που απελευθερώνει τις σταγόνες σχεδόν μαγικά.

Τα συστήματα συλλογής ατμοσφαιρικού νερού που χρησιμοποιούνται σήμερα στηρίζονται σε απορροφητικά υλικά τα οποία τραβούν υγρασία από τον αέρα, αλλά δυσκολεύονται να την απελευθερώσουν. Για να γίνει αυτό, χρειάζεται θερμότητα – συχνά πολλές ώρες θέρμανσης, η οποία εξαρτάται έντονα από τις κλιματικές συνθήκες. Η πιο αργή φάση του κύκλου είναι και η πιο ενεργοβόρα, μετατρέποντας αυτές τις τεχνολογίες σε κάτι πρακτικό μόνο υπό ιδανικές συνθήκες.

Η ομάδα του MIT αποφάσισε να αλλάξει εντελώς οπτική. Αντί να περιμένουν το νερό να εξατμιστεί με θερμική ενέργεια, στόχευσαν απευθείας στους δεσμούς που κρατούν τα μόρια κολλημένα επάνω στο υλικό. Η λύση τους: υπερηχητικές δονήσεις που προκαλούν μικροσκοπικές, αλλά αποφασιστικές, διαταραχές στη δομή του νερού.

Στον πυρήνα της τεχνολογίας βρίσκεται ένας υπερηχητικός ενεργοποιητής φτιαγμένος από έναν επίπεδο κεραμικό δακτύλιο. Όταν εφαρμόζεται ηλεκτρική τάση, ο δακτύλιος πάλλεται με συχνότητες άνω των 20.000 hertz, πολύ πάνω από το εύρος που μπορεί να αντιληφθεί το ανθρώπινο αυτί. Σε αυτές τις συχνότητες, οι ασθενείς δεσμοί που κρατούν το νερό προσκολλημένο στο απορροφητικό υλικό αρχίζουν να διασπώνται. Το αποτέλεσμα είναι σαν ένα στοχευμένο κούνημα: μικροσκοπικές σταγόνες αποκολλώνται και διοχετεύονται μέσα από μικρά ανοίγματα προς ένα σύστημα συλλογής.

Οι μηχανικοί διαπίστωσαν ότι μέσα σε ένα συγκεκριμένο φάσμα συχνοτήτων, η απελευθέρωση νερού γίνεται εξαιρετικά αποδοτική. Οι δονήσεις δημιουργούν ένα είδος δυναμικής «χορογραφίας» μεταξύ κυμάτων και μορίων, ένα ανεπαίσθητο παιχνίδι δυνάμεων που οδηγεί σε σταθερή και ταχεία απομάκρυνση της υγρασίας. Αν και το φαινόμενο δεν μπορεί να φανεί με γυμνό μάτι, οι επιπτώσεις του στη λειτουργικότητα της συσκευής είναι εντυπωσιακές.

Στα εργαστηριακά τεστ, δείγματα απορροφητικού υλικού με μέγεθος ενός κέρματος στέγνωσαν σε λίγα λεπτά. Συγκριτικά, μέθοδοι που βασίζονται στην ηλιακή θερμότητα απαιτούν δεκάδες λεπτά ή ακόμη και ώρες. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι η νέα προσέγγιση είναι έως και 45 φορές πιο αποδοτική από τις συμβατικές τεχνικές εξάτμισης.

Η συσκευή απαιτεί μια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά οι ερευνητές θεωρούν ότι η κατανάλωση είναι τόσο μικρή ώστε μπορεί να καλυφθεί με ένα μικρό ηλιακό πάνελ. Αυτό σημαίνει ότι η συσκευή θα μπορούσε να λειτουργεί αυτόνομα, επαναλαμβάνοντας τον κύκλο απορρόφησης και απελευθέρωσης αρκετές φορές μέσα στην ίδια ημέρα. Η δυνατότητα πολλαπλών κύκλων είναι κρίσιμη για περιοχές όπου το νερό είναι ελάχιστο και κάθε σταγόνα μετράει.

Οι δημιουργοί της τεχνολογίας φαντάζονται μια επόμενη γενιά οικιακών συσκευών, περίπου στο μέγεθος ενός παραθύρου, οι οποίες θα μπορούν να λειτουργούν ακόμη και σε σχετικά ξηρά κλίματα. Η ιδέα είναι να παρέχουν πόσιμο νερό απευθείας στο σημείο χρήσης, χωρίς ανάγκη για υποδομές, αγωγούς ή πολύπλοκα συστήματα επεξεργασίας. Μια τέτοια συσκευή θα μπορούσε να τοποθετηθεί σε σπίτια, μικρούς οικισμούς ή απομακρυσμένες περιοχές που σήμερα εξαρτώνται από ασταθείς ή ανεπαρκείς υδροδοτήσεις.