Как добыть воду даже из воздуха пустыни

Благодаря пористым каркасам из металла и органики химики создали дешевое и крайне функциональное устройство, добывающее пресную воду прямо из воздуха в любой точке земного шара. 

Несмотря на то, что в XXI веке человечеству служат передовые технологии, многие населенные регионы на нашей планете до сих пор страдают от дефицита питьевой воды. $CUT$Но этот кризис может быть разрешен уже в ближайшее время. Яги, химик из Калифорнийского университета в Беркли, сообщил, что он и его коллеги создали устройство на солнечной энергии, которое могло бы обеспечить водой миллионы людей.

В его основе лежит пористый кристаллический материал, известный как металлоорганический каркас (MOF), который действует как губка: он высасывает водяной пар из воздуха даже в пустыне, а затем выпускает его в виде жидкой воды.

Яги и его коллеги синтезировали первый MOF в 1995 году, и с тех пор химики спроектировали уже десятки тысяч подобных структур. Каждая из них состоит из атомов металла, которые действуют как концентраторы, соединенные в пористую сеть органическими линкерами, предназначенными для быстрого удержания концентраторов и создания отверстий для размещения молекулярных «гостей». Смешивая и сопоставляя металлы и линкеры, исследователи обнаружили, что они могут адаптировать поры для захвата молекул газа, таких как водяной пар и диоксид углерода (CO2).

Первые версии устройства с использованием MOF оказались слишком дорогостоящими — химики использовали цирконий, который стоит примерно $160 за кило и потому не выгоден для массовой промышленности. Однако недавно они решили и эту проблему: новый каркас был синтезирован уже на основе алюминия (который стоит $3 за килограмм) и получил название MOF-303.

Изначальный КПД тоже оставлял желать лучшего. Но теперь, используя способность MOF-303 заполнять и опорожнять поры всего за несколько минут, команда может ежедневно совершать десятки таких циклов. При поддержке солнечной панели для питания вентилятора и нагревателя, которые ускоряют циклы, устройство производит до 1,3 литра воды на килограмм MOF в день даже из воздуха пустыни. Но это не предел: Яги ожидает дальнейших улучшений, которые позволят увеличить это количество до 8−10 литров в день. В прошлом году он основал компанию Water Harvesting, которая этой осенью планирует выпустить микроволновое устройство, способное производить до 8 литров в день. В следующем же году компания обещает масштабную версию, которая будет производить 22 500 литров в день, что достаточно для снабжения небольшой деревни. «Мы просто делаем воду мобильной», говорит Яги. «Это как взять проводной телефон и сделать из него беспроводной».