Su kıtlığı dünya genelinde büyüyen bir problemdir. Berkeley, California Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, ihtiyacınız olan tüm suyu havadan – kuru çölde bile- doğrudan üretebilmeyi sağlayacak şekilde mikrodalga büyüklüğünde bir su toplayıcı üretmeye çok yaklaştılar. Amerikan Kimya Derneği’nin bir dergisi olan ACS Central Science‘da geçenlerde yayınlanan bir makalede, UC Berkeley’den Omar Yaghi ve meslektaşları, su toplama makinelerinin (Water Harvester) en son halini açıkladı;

Cihaz, su emici özelliği olan çok gözenekli metal-organik yapı (MOF) sayesinde, düşük nemli havadan günlük olarak beş bardaktan fazla su çekebilen su toplayıcısıdır. Bu hayatta kalmak için gereken azami miktardandaha fazladır.

Kaliforniya’daki kurak Mojave Çölü’nde üç günden fazla süren testler sırasında, Water Harvester, günde yaklaşık  0.7 litre yaklaşık üç bardak temiz ve saf su elde etmeyi başardı.

Ayrıca, son model Water Harvester 24/7, güneş panelleri ve bir batarya ile çalışmaktadır.

% 7′ lik düşük bağıl nem ve 26.5 °C üzerindeki sıcaklıklarda ve çölde en kurak günlerde bile çalışabilen Water Harvester, günde bir kilogram MOF başına 0.2 litre su ürettebildi.

“Düşük nemli havadan suyu ayrıştırıp yoğunlaştırmak için, havayı donma derecesi olan sıfır dereceye kadar soğutmanız gerekir. Water Harvester, makinemizle bunu çok düşük nemde bile böyle bir soğutma olmadan yapıyoruz. Bunu yapabilen başka bir materyal yok ”dedi. UC Berkeley kimya profesörü olan Yaghi  “Bu, yüksek bağıl nemde çalışabilen bir nem alma cihazlarından daha farklıdır. Ayrıca, bazı insanlar 0,7 litre suyun fazla olmadığını söylüyor. Fakat hiç suyunuz yoksa, 0.7 litre çok fazla su eder. ” ifadelerini kullandı.

Su toplama makinesinin en son versiyonu, ortam havasını MOF ile doldurulmuş bir kartuş üzerine gönderir. MOF, kurak havadaki suyu çeker ve daha sonra su MOF’ tan hafif bir ısıtmayla uzaklaştırılır. Konsantre su buharı tüpten MOF’un sağında bulunan kondensere üflenir. Bu süreç, bir çöl kadar kuru alanlarda bile içilebilecek suyu üretir. (Fotoğraf Mathieu Prévot, UC Berkeley) https://www.chemistryworld.com/news/aluminium-makes-water-harvesting-mof-10-times-thirstier/3010974.article

Water Harvesting Inc. şirketi, cihazı hala test ediyor ve yakında günde 7 ila 10 litre su sağlayabilen bir mikrodalga fırın büyüklüğünde bir cihazı piyasaya sürecek. Bu, günde iki ila üç yetişkin için yeterli içme ve pişirme suyu eder.

Küçük bir buzdolabının büyüklüğünde olan Water Harvester’ın daha büyük bir sürümü, bir evin içmesi, pişirmesi ve duş alması için günde 200 ila 250 litre su sağlayacaktır. Ve birkaç yıl içinde, şirket günde 20.000 litre su üreterek bir köyün su ihtiyacını karşılamayı umuyor. Düşünülen cihazların hepsi güneş panellerinden, bir bataryadan veya elektrik şebekesinden gelen elektrikle çalışacak.

Kimya Koleji’ndeki James ve Neeltje Tretter Başkanı Yaghi, “Su şebekesine bağlanmadan potansiyel olarak yaygın bir şekilde kullanılabilen ultra saf su yapıyoruz” dedi. “Bu su hareketliliği sadece su sıkıntısı çeken insanlar için önemli değil, aynı zamanda suyun bir insan hakkı olması gibi daha büyük bir hedefi mümkün kılıyor ”.

 

Son Derece Gözenekli MOF’ler

Water Harvester’ın gizli bileşeni, Yaghi ve UC Berkeley meslektaşları tarafından, havadan kolayca ve hızlı bir şekilde su çeken ve suyun kolayca toplanabilmesini sağlayan bir MOF türüdür. Yaghi’nin 1990’ların ortasından beri geliştirmekte olduğu MOF’lar o kadar gözenekli ki, bir gramı bir futbol sahasına eşdeğerdir. Diğer MOF tipleri, baca gazlarından karbondioksit alır, işleme tesislerinde kimyasal reaksiyonları katalize eder veya petrokimyasalları ayırır.

Araştırmacılar, 2014 yılında MOF-801 olarak adlandırılan ilk su emen MOF’larını ürettiler. Ortam havasında bulunan su molekülleri, iç yüzeye yapışır – adsorpsiyon adı verilen bir süreç – ve MOF’un içindeki nem, suyun yoğunlaştığı bir noktaya yükselir. MOF hafifçe ısıtıldığında, su geri gelir ve yoğuşup toplanabilir.

İLK MOF MODELLERİ

2017’de ilk kez MOF-801 kullanan ilk Water Harvester, tamamen pasif ve güneş enerjisi ile çalışırdı: Geceleri suyu adsorbe eder ve ertesi gün güneşin sıcağında, su buharının kabın iç yüzeyinde yoğuşmasını sağlardı.

2018’de, Yaghi’nin Berkeley ekibi, bu konseptte daha gelişmiş versiyonunu ürettiler. Cihazı, Arizona Çölü’nünde, MOF’un kilogramı başına günde 0.07 litre su toplayabilen, ikinci nesil bir Water Hardvester haline getirdiler. Yine, suyu MOF’den çıkarmak için güneşten gelen ısıyı kullandılar.

2019 modeli artık pasif değil: Bir kartuş içinde bulunan MOF üzerine ortamın havasını üfleyen fanlara güç sağlamak için güneş panelleri kullanıyor, böylece MOF’un çoğu havaya maruz kalıyor. Yaklaşık 25 cm kare ve 12.5 cm kalınlığında olan MOF dolgulu kartuş, iki kanal kümesiyle kesişir. Biri su adsorbe ederken, diğeri kondansatöden dışarı atmak için gün boyu sürekli döngü sağlar. Cihazın gece çalışabilmesi için akülere takılan güneş panelleri, suyu MOF’dan alan küçük ısıtıcılara güç sağlar.

Bu yeni su toplayıcısının üretkenliği, önceki cihaz tarafından toplanan miktarın 10 katı ve erken konsept kanıtlama cihazının 100 katıdır. Ayrıca üretilen suda hiçbir metal veya organik iz bulunamamıştır.