Σε μια εποχή που η υδατική ανασφάλεια πλήττει πάνω από τα δύο τρίτα του πλανήτη, αυτή η απλή αλλά εντυπωσιακά αποτελεσματική ιδέα θα μπορούσε να αποδειχθεί σωτήρια, ιδίως για κοινότητες χωρίς πρόσβαση σε καθαρό νερό.
Μια επαναστατική εφεύρεση υπόσχεται να αλλάξει ριζικά τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε το νερό – όχι ως πόρο που αντλείται από τη γη, αλλά ως κάτι που μπορούμε να συλλέξουμε απευθείας από τον αέρα.
Η συσκευή Water from Air, δημιούργημα δύο Γερμανίδων αποφοίτων του FH Münster, χρησιμοποιεί 3D εκτύπωση και προηγμένα υλικά για να παράγει καθαρό, πόσιμο νερό από την ατμοσφαιρική υγρασία. Σε μια εποχή που η υδατική ανασφάλεια πλήττει πάνω από τα δύο τρίτα του πλανήτη, αυτή η απλή αλλά εντυπωσιακά αποτελεσματική ιδέα θα μπορούσε να αποδειχθεί σωτήρια, ιδίως για κοινότητες χωρίς πρόσβαση σε καθαρό νερό.
Η νέα 3D-printed συσκευή που σχεδίασαν οι απόφοιτες του Πανεπιστημίου Εφαρμοσμένων Επιστημών FH Münster, Louisa Graupe και Julika Schwarz, αν και ακόμη σε πειραματικό στάδιο, θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο που αντιμετωπίζουμε την έλλειψη νερού, προσφέροντας ένα ευέλικτο, οικονομικό και αυτάρκες σύστημα παραγωγής πόσιμου νερού χωρίς ανάγκη σύνδεσης με δίκτυο ή πηγή.
Ένας συνδυασμός κανάτας και μηχανής καφέ
Το πρωτότυπο μοιάζει με έναν συνδυασμό κανάτας και μηχανής καφέ. Είναι μικρό, ελαφρύ και κατασκευασμένο σχεδόν εξ ολοκλήρου με εκτύπωση 3D. Στην πράξη, λειτουργεί απορροφώντας την υγρασία του αέρα και μετατρέποντάς την σε καθαρό νερό μέσα σε δύο ώρες.
Ο μηχανισμός στηρίζεται σε υλικά που αποκαλούνται metal-organic frameworks (MOFs) – μεταλλο-οργανικές δομές με εξαιρετική ικανότητα παγίδευσης μορίων νερού. Αυτά τα υλικά λειτουργούν σαν μικροσκοπικά «δίχτυα» που δεσμεύουν την ατμοσφαιρική υγρασία ακόμη και σε συνθήκες ξηρασίας.
Όταν η θερμοκρασία στο εσωτερικό του μηχανισμού αυξάνεται, τα μόρια απελευθερώνονται και συμπυκνώνονται, δημιουργώντας καθαρό πόσιμο νερό το οποίο συλλέγεται στη βάση της συσκευής και μπορεί να χυθεί απευθείας από ενσωματωμένο στόμιο.
Αυτοπαραγωγή νερού
Κάθε πλήρης κύκλος λειτουργίας αποδίδει περίπου 500 ml – όσο ένα μεσαίο μπουκάλι νερού – μέσα σε δύο ώρες. Αν παραμείνει ενεργή όλη την ημέρα, μπορεί να παράγει μέχρι 1,6 γαλόνια (περίπου 6 λίτρα), ποσότητα αρκετή για να καλύψει τις βασικές ανάγκες μιας τετραμελούς οικογένειας, με μέση κατανάλωση 1,5 λίτρου ανά άτομο.
Παρότι η τεχνολογία αυτή δεν προορίζεται ακόμα για εμπορική κυκλοφορία, το πείραμα αποδεικνύει ότι η αυτοπαραγωγή νερού δεν ανήκει πλέον στη σφαίρα της επιστημονικής φαντασίας.
Οι δημιουργοί της συσκευής τονίζουν πως στόχος τους δεν ήταν απλώς η τεχνική επιτυχία αλλά η προσβασιμότητα. «Θέλαμε να δείξουμε ότι ένα υλικό με τεράστιες δυνατότητες, μέχρι σήμερα περιορισμένο στα εργαστήρια, μπορεί να αποκτήσει μια καθημερινή, ανθρώπινη χρήση», σημειώνει η Schwarz.
Σχεδίασαν έτσι μια φορητή, αρθρωτή κατασκευή: το πάνω μέρος, που θυμίζει γαλλική πρέσα καφέ, ανοίγει για να τραβήξει την υγρασία από τον αέρα· το μεσαίο τμήμα θερμαίνεται και προκαλεί τη συμπύκνωση· το κάτω μέρος συλλέγει και αποθηκεύει το νερό. Η απλότητα της κατασκευής επιτρέπει την αναπαραγωγή της σε οποιοδήποτε μέρος του κόσμου, χωρίς να απαιτείται εξειδικευμένος εξοπλισμός ή μεγάλα εργοστάσια παραγωγής.
Η ιδέα αποκτά ακόμη μεγαλύτερη σημασία αν τη δει κανείς μέσα στο παγκόσμιο πλαίσιο έλλειψης νερού. Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οικονομικό Φόρουμ, πάνω από το 70% του παγκόσμιου πληθυσμού βιώνει κάποια μορφή έλλειψης νερού, ενώ περίπου 8% αντιμετωπίζει κρίσιμη κατάσταση. Η Παγκόσμια Οργάνωση Υγείας εκτιμά ότι περισσότεροι από δύο δισεκατομμύρια άνθρωποι δεν έχουν πρόσβαση σε ασφαλές πόσιμο νερό.
Ακόμη και στις Ηνωμένες Πολιτείες, περίπου 2,2 εκατομμύρια πολίτες ζουν χωρίς βασική υδραυλική υποδομή. Αυτά τα προβλήματα εντοπίζονται συχνότερα σε αγροτικές και υποβαθμισμένες περιοχές, όπου το νερό πρέπει να μεταφέρεται με βυτιοφόρα ή εμφιαλωμένο, επιβαρύνοντας οικονομικά και περιβαλλοντικά τις κοινότητες.
Η συσκευή Water from Air φιλοδοξεί να αποτελέσει μια μικρής κλίμακας, αυτόνομη λύση σε αυτό το πρόβλημα. Αντί για τεράστια εργοστάσια αφαλάτωσης ή περίπλοκα δίκτυα μεταφοράς, το σύστημα υπόσχεται τοπική παραγωγή πόσιμου νερού – ακριβώς εκεί όπου χρειάζεται.
Η χρήση της 3D εκτύπωσης επιτρέπει σε κάθε κοινότητα να «κατεβάσει» το ψηφιακό αρχείο σχεδίασης και να το κατασκευάσει με υλικά που υπάρχουν τοπικά. Έτσι, αποφεύγεται το υψηλό κόστος διανομής και συντήρησης, ενώ κάθε οικογένεια μπορεί να έχει τον δικό της «μικρό συλλέκτη νερού».
Η τεχνολογία της συμπύκνωσης υγρασίας δεν είναι εντελώς καινούρια. Εταιρείες και ερευνητικά κέντρα εδώ και δεκαετίες αναπτύσσουν atmospheric water generators (AWGs), αλλά αυτά τα συστήματα συνήθως απαιτούν υψηλή κατανάλωση ενέργειας και είναι δυσκίνητα. Το πλεονέκτημα της λύσης των Graupe και Schwarz είναι η ενεργειακή αποδοτικότητα και η φορητότητα. Η συσκευή δεν χρειάζεται σύνδεση με δίκτυο, μπορεί να λειτουργήσει με ηλιακή ενέργεια ή με μια μικρή μπαταρία, και να τοποθετηθεί σε οποιοδήποτε περιβάλλον, από μια στέγη στο Νέο Δελχί μέχρι ένα απομακρυσμένο χωριό στην Κένυα.
Η επιστημονική βάση της λειτουργίας της στηρίζεται στη φυσική του «dew point» – του «σημείου δροσιάς». Όταν ο αέρας ψύχεται κάτω από αυτό το σημείο, η υγρασία μετατρέπεται σε νερό. Οι MOF δομές επιτρέπουν τη διαδικασία αυτή να γίνει σε πολύ χαμηλότερα επίπεδα υγρασίας απ’ ό,τι στους παραδοσιακούς συμπυκνωτές, κάτι που την καθιστά βιώσιμη ακόμη και σε περιοχές ερήμου. Επιπλέον, οι MOF λειτουργούν ως φίλτρα: δεσμεύουν ρύπους, βαρέα μέταλλα και μικροσωματίδια, εξασφαλίζοντας ότι το νερό που παράγεται είναι πόσιμο χωρίς επιπλέον καθαρισμό.
Στο πλαίσιο της «βιομιμητικής μηχανικής»
Η εφεύρεση εγγράφεται σε μια γενικότερη τάση «βιομιμητικής μηχανικής», δηλαδή τεχνολογιών που εμπνέονται από τη φύση. Ορισμένα είδη σκαθαριών της ερήμου Ναμίμπ, για παράδειγμα, συλλέγουν την πρωινή υγρασία στην πλάτη τους και την κατευθύνουν στο στόμα τους. Η συσκευή Water from Air κάνει κάτι παρόμοιο: μιμείται τη φύση, αλλά με τεχνητά μέσα.
Παρότι η συσκευή βρίσκεται ακόμη στο στάδιο της έρευνας και κατοχύρωσης πατέντας, το ενδιαφέρον που έχει προκαλέσει είναι τεράστιο. Ερευνητικά ιδρύματα και ΜΚΟ εξετάζουν ήδη τη δυνατότητα πιλοτικών προγραμμάτων σε περιοχές με σοβαρή ξηρασία ή σε προσφυγικούς καταυλισμούς. Η δυνατότητα παραγωγής 6 λίτρων την ημέρα ίσως φαίνεται μικρή, αλλά σε περιβάλλοντα όπου η πρόσβαση σε νερό είναι μηδενική, θα μπορούσε να κάνει τη διαφορά μεταξύ ζωής και επιβίωσης.
Το όραμα των δύο νεαρών μηχανικών είναι σαφές: «Φανταζόμαστε ένα μέλλον όπου κάθε σπίτι θα μπορεί να παράγει το δικό του νερό, όπως παράγει ήδη το δικό του ηλεκτρικό ρεύμα μέσω φωτοβολταϊκών». Αν το ρεύμα έγινε κάποτε συνώνυμο της ενεργειακής αυτονομίας, το νερό μπορεί να γίνει το επόμενο βήμα της υδρο-ανεξαρτησίας.
Η ιδέα αυτή ενσωματώνει και μια οικολογική διάσταση: η τοπική παραγωγή νερού σημαίνει λιγότερα πλαστικά μπουκάλια, λιγότερες μεταφορές, μικρότερο αποτύπωμα άνθρακα. Αν συνδυαστεί με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, θα μπορούσε να λειτουργήσει πλήρως χωρίς εκπομπές. Για περιοχές που πλήττονται από την κλιματική αλλαγή και την αποξήρανση πηγών, μια τέτοια λύση είναι σωτήρια.
Αν το νερό είναι το πολυτιμότερο αγαθό του 21ου αιώνα, τότε αυτή η καινοτομία δείχνει ότι η λύση ίσως δεν βρίσκεται κάτω από τη γη ή μέσα στις θάλασσες, αλλά γύρω μας, αιωρούμενη στην ατμόσφαιρα, περιμένοντας να την συλλέξουμε με λίγη φαντασία και πολλή επιστήμη.
