Kartais didžiausios naujovės gimsta iš mažo, bet užsispyrusio nepatogumo. Ore esantį vandenį sugeriantys sorbentai puikiai surenka drėgmę naktį. Tačiau dieną ji nenoriai grįžta atgal, todėl procesas užsitęsia.
Ilgą laiką reikėjo valandų saulės šilumos, kad prisotintas materialas išdžiūtų. Tai reiškia lėtą ciklą ir menką paros našumą. Tokioms bendruomenėms, kurios gyvena be patikimų vandens šaltinių, tai beveik nepadeda.
Masačusetso technologijos institutas parodė, kad šią problemą galima spręsti kitaip. Užuot ieškojus naujo stebuklingo sorbento, pakeistas pats vandens atgavimo būdas. Pagrindinė idėja paprasta, vandenį išlaisvina judesys.
Kodėl sorbentai per geri?
Atmosferinį vandenį renkantys materialai sukurti taip, kad naktį itin stipriai trauktų drėgmės molekules. Kai jos prisiriša prie paviršiaus, įprasta šiluma jų lengvai neatskiria. Todėl dienos metu tenka ilgai kaitinti, kad vanduo išgaruotų.
Toks režimas riboja visos sistemos tempą. Net jei sorbentas sugeria daug, jis per lėtai ištuštėja kitam ciklui. Dėl to paros derlius mažas, o energijos sąnaudos didelės.
Ultragarsas kaip išlaisvinimo raktas
Lūžis įvyko, kai prie grupės prisijungė doktorantas Ikra Iftekhar Shuvo. Jis turėjo patirties su ultragarsu medicinos technologijose ir pasiūlė sorbentą ne šildyti, o virpinti. Tokiu būdu vanduo atsiskiria greičiau ir lengviau.
Ultragarsas tai aukšto dažnio bangos, kurių žmogus negirdi. Jos pataiko į mastelį, kuriame susilpnėja ryšiai tarp vandens ir sorbento paviršiaus. Virpesiai tarsi pastumia molekules lauk, todėl jos virsta lašeliais.
Kaip veikia įrenginys?
Sistema naudoja plokščią keraminį žiedą, kuris pradeda vibruoti gavęs įtampą. Šalia įtaisytas kitas žiedas su mikroskopinėmis angomis. Per jas atskirti lašeliai iškrenta į mažus surinkimo indus.
Bandymuose monetos dydžio sorbento mėginiai po prisotinimo išdžiūdavo per kelias minutes. Nebereikėjo ilgai laukti saulėje, todėl visas ciklas tapo daug trumpesnis. Tai reiškia, kad per dieną galima atlikti daugiau sugėrimo ir atgavimo etapų.
Našumas ir praktinė vertė
Skaičiavimai parodė, kad ultragarsinis atgavimas yra maždaug keturiasdešimt penkis kartus efektyvesnis energijos požiūriu nei džiovinimas saulėje. Kadangi atgavimas trunka minutes, o ne valandas, realus paros vandens kiekis smarkiai išauga.
Svarbu ir tai, kad įrenginį gali maitinti nedidelis saulės modulis. Tas pats modulis gali veikti kaip jutiklis, pajutęs prisotinimą jis įjungia virpesius automatiškai. Tokia sistema tiktų namui, tyrimų stotelei ar atokiam kaimui, kur vanduo iš oro tampa tikru išsigelbėjimu.
