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死亡谷的集水征服干旱的荒野

开心的月饼 2023-08-28 08:42:53 健康养生

韩国被视为“缺水国家”。尽管该国年降水量约为1300毫米,但其具有集中时期和特定区域的特点,从而带来了水资源短缺的挑战。缺乏饮用水不仅仅带来不便,还对某些人造成生命威胁。

死亡谷的集水征服干旱的荒野

2023年3月,联合国儿童基金会(儿基会)发布报告,强调非洲约1.9亿儿童因缺乏安全用水而面临困境,导致每天有1000名五岁以下儿童悲惨死亡。

全球各国正在采取多种方法来努力缓解这一问题。然而,海水淡化是能源密集型的,主要依赖化石燃料,会造成环境污染,例如将浓盐水排放到海中。收集大气水也面临挑战,特别是在湿度低于70%的地区,因为需要大量能量来冷凝蒸汽,这使其成为无效的解决方案。

最近,由浦项科技大学(POSTECH)环境科学与工程系的WoochulSong教授和加州大学伯克利分校化学教授OmarM.Yaghi领导的联合研究小组,利用环境条件成功地收集了大气水死亡谷沙漠中的阳光。这一成就标志着在解决水资源短缺问题上取得了有希望的突破,因为它可以利用无限的资源而不污染环境。研究成果发表在国际期刊《NatureWater》上。

金属有机框架(MOF)是指具有1-2nm微小孔的多孔材料。MOF的高表面积起到吸收剂的作用,捕获大气中的水蒸气。为此,研究团队设计了一种基于MOF的水收集装置,即水收集器,利用其在夜间从大气中吸取水分的能力,同时利用环境阳光将吸收的水凝结成可饮用的液体。那天。

该团队的集水器采用圆柱形结构,与传统的矩形设计不同。这种配置确保设备的表面积与太阳的轨迹一致,从而最大限度地利用从日出到日落的环境阳光。

研究团队通过在两个不同地点进行的集水实验来测试收割机:2022年6月的伯克利和2022年8月的死亡谷沙漠。死亡谷沙漠代表了世界上最热、最干旱的地区之一。半夜气温持续升高,高达40℃,白天更是高达57℃,相对湿度低于7%,异常干燥。

实验期间,该装置在伯克利和死亡谷沙漠中每公斤MOF分别收获了高达285克和210克的水。与以前的收割机相比,这意味着产水量增加了一倍。

值得注意的是,即使在最高气温60°C、夜间平均湿度14%的极端干燥天气条件下,研究团队的收割机也能成功提取水分,且不会产生任何碳足迹。该团队独特的冷凝器和MOF吸收系统,仅通过使用环境阳光即可实现集水过程,无需额外的能源或电源。

该研究在真正的极端环境下进行实验,具有重要意义,有效展示了该技术的实用性。从大气水蒸气中获取水的能力具有普遍适用性,为实现环境和公共卫生领域的道德目标做出贡献,从而成为人类安全的关键技术。

浦项科技大学的WoochulSong教授解释说:“我们已经证实了该技术在解决日益严峻的水资源短缺挑战以及环境问题方面的潜力。”他补充说:“这项技术体现了可持续性,因为无论世界上的地理或天气条件如何,它都能提供可靠的水资源。”

更多信息:WoochulSong等人,MOF集水器在环境阳光下从死亡谷沙漠空气中生产水,Nature


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