盡管地球含水量豐富,可是人類常常面臨缺水的困境。尋找新的水資源已成為日益嚴峻的現(xiàn)實問題??茖W研究揭示,全球大氣中含有12.9萬立方千米的水,相當于世界上所有江河水量的6倍多。大氣中約98%的水始終保持蒸氣狀態(tài),其余2%的水份會作為雨或雪在地面和空中往復。
那么,從空氣中取水,是否可行呢?實際上,從空氣中制取水,就地取材是其最大優(yōu)勢。即使在撒哈拉沙漠地區(qū),那里年平均氣溫為30攝氏度,平均相對濕度為25%。正常氣壓下,每立方米的空氣中也含有8克水,這相當于在一個房間大小的空間內(nèi)約有500克水。
甲殼蟲、仙人掌和豬籠草,能夠依靠獨特的身體結(jié)構(gòu),從干旱的空氣中收集水分,以此滿足基本的生存需要。甲殼蟲背部的特殊幾何構(gòu)造適宜凝結(jié)水滴,仙人掌內(nèi)部復雜的網(wǎng)絡輸水效率很高,豬籠草體內(nèi)涂滿黏液的光滑表面可以減少水滴在運輸過程中的損耗。
模仿這些生物的取水方法,可以實現(xiàn)從空氣中取水。例如,通過理論模型優(yōu)化,將甲殼蟲背部的特殊幾何構(gòu)造、仙人掌刺的不對稱、豬籠草幾乎無摩擦的涂層等特點結(jié)合起來,可以設計出效果不錯的仿生材料,并通過3D打印技術進行生產(chǎn)。
機電法收集空氣中的水分已算不上是新發(fā)明,商用和家用空氣制水機已經(jīng)存在??諝庵扑畽C原理類似于抽濕機,吸入的是潮濕空氣,排出的是干凈的水。普通的電壓縮—擴張制冷機工作原理模擬大自然的降雨現(xiàn)象,利用電制冷技術將空氣冷卻,水汽冷凝并集聚成水,再對收集起來的水利用逆滲透凈水技術,通過多層級過濾、殺菌消毒生產(chǎn)出潔凈的飲用水。然而,空氣制水看似簡單,實則技術要求特別高。
目前,影響空氣制水技術進入市場的最大問題是成本,空氣制每立方米水需要花費約67元錢,而海水淡化成本每立方米約5元錢,差距還是很明顯的。隨著技術的進步,如果空氣制水成本能降低到比淡化海水或處理污水低,那么這種方法將會有很大的用途。
總之,在干旱少雨的地方,并不意味著空氣中沒有足夠的水。從空氣中制取水實用性強、前景廣闊,關鍵是加快技術創(chuàng)新,找到更廉價、更高效的吸濕材料或仿生材料。
739 0
登陸后參與評論
2025-01-08 10:13:04
2025-01-08 10:09:45
2025-01-08 10:05:14
2025-01-08 09:56:04
2024-12-31 09:59:38
2024-12-30 09:50:54
2024-12-30 09:48:13
2024-12-30 09:44:17
2024-12-23 11:36:44
2024-12-23 11:33:08
2024-12-23 11:22:30
2024-12-23 11:18:58