روش‌های موجود برای دستیابی به آب شیرین به‌خصوص سامانه‌های شیرین‌کننده آب دریا هرچند به‌عنوان راه‌حل کنونی می‌تواند مفید باشد اما نیاز است که درآینده با روش‌های موثرتر جایگزین شود؛ زیرا استفاده بی‌رویه از ذخایر آب شور دریاها و اقیانوس‌های گرم؛ می‌تواندبه تغییر نسبت ترکیباب شیمیایی موجوددرآب منجر شودوزیستگاه دریایی را درمعرض خطرقراردهد.به‌همین‌منظور، گروهی از مهندسان و دانشمندانی از عربستان‌سعودی وچین سامانه‌ای را توسعه داده‌اند که به‌روشی کاملا کنش‌پذیر و بدون نیاز به تعمیر ونگهداری وحتی نیروی انسانی، ازانرژی خورشیدی برای استخراج سه لیتر آب درهرمتر مربع در روز ازهوااستفاده میکند.
تخمین زده می‌شود که جو زمین حدود۱۳تریلیون تن آب دارد که شش برابر آب شیرین رودخانه‌های کره زمین است و گرمایش جهانی به هوا اجازه می‌دهد تا بخار آب بیشتری را در خود نگه دارد که این مقدار به‌طور نظری برابر با ۷درصد به ازای هر درجه سانتی‌گراد گرم شدن زمین است. محققانی از دانشگاه علم‌وفناوری شاه‌عبدا... عربستان و دانشگاه فناوری چین جنوبی در ماه‌های اخیر دو مقاله را درباره سامانه‌ای که قادر است از هوا آب تولیدکند،منتشرکرده‌اندکه اولی درجولای۲۰۲۴درنشریه Nature Communications و دومی درسپتامبر۲۰۲۴ درنشریه Advanced Materials ارائه شده است. این مقالات نتایج مطالعاتی را نشان می‌دهد که طی دو فصل آزمایش این فناوری در منطقه ساحلی ثُوَل در عربستان انجام شده است.
سامانه خورشیدی استخراج آب از هوا
این سامانه که نوع طراحی جدیدی از دستگاه «استخراج خورشیدی آب ازجو»(SAWE) است، فناوری پایداری برای تامین آب شیرین غیرمتمرکز است که اگر به‌حالت کنش‌پذیر باشد، قادر است به‌طور مداوم آب شیرین را زیر نور خورشید تولید و آب مورد نیاز برای آبیاری، شست‌وشو، خنک‌کردن ساختمان‌هایی که سلول‌های خورشیدی روی آنها قرار می‌گیرد و دیگر کاربردها را تامین کند. بازده سامانه‌های موجود تبدیل هوا به آب، معمولا پایین است؛ زیرا فقط یک چرخه جذب‌کردن رطوبت/آزادکردن آب را در شبانه‌روز امکان‌پذیر میکند و درواقع، این دستگاه‌ها در طول شب، رطوبت جذب وطی روز، آب آزاد می‌کنند.ازاین‌رو، پژوهشگران چینی و عربستانی باهدف بالابردن بازده سامانه، دریافتند که با افزودن یک‌پوشش روان‌کننده که ترکیبی از پلیمر تجاری و روغن سیلیکون است، می‌توانند فقط با تکیه بر گرانش، آب بیشتری جمع‌آوری کنند. از این‌رو، می‌توان گفت که نوع ارتقاءیافته این سامانه از فناوری‌های موجودی چون دستگاه‌های جمع‌آوری مه و شبنم پیشرفته‌تر است. به‌منظور دستیابی به سامانه‌ای کنش‌پذیر، کارآمد و به‌راحتی مقیاس‌پذیر و با حداقل کار، این گروه ساختاری طراحی کردند که از چند زیرکانال عمودی به نام پل‌های انتقال انبوه استفاده میکند. لوله‌ها که درون مخزن قرار دارد با محلول نمک لیتیم‌کلرید مایع پرمی‌شود که به‌عنوان جاذب مایع عمل میکند. براساس سطح توزیع دما و سطح تابش خورشید در محیط، این لوله‌ها به‌طور مداوم آب را ازجومی‌گیرد ودر مخزن ذخیره میکند. سپس وقتی سامانه، نور خورشید دریافت میکند جاذب، نور را به گرما تبدیل و بخار آب غلیظی با دمای بالا تولید میکند. بخار آب روی دیواره محفظه، متراکم و آب شیرین تولید می‌شود. دانشمندان برای آزمایش این تنظیمات طی دوره تولید هشت روزه، از هشت ساعت نور خورشید و۱۶ساعت تاریکی استفاده کردندودریافتند که باافزایش رطوبت نسبی از۶۰درصد به۹۰درصد،میزان تولید آب ازحدود ۰.۰۴به حدود ۰.۶۵کیلوگرم بر مترمربع در ساعت افزایش می‌یابد. همچنین، به‌عنوان آزمایش در دنیای واقعی در عربستان‌سعودی، دستگاه ۳۶برابر بزرگ‌تر از نمونه اولیه ساخته شد. این پیکربندی جدید حدود ۲.۹لیتر در هر متر مربع آب در روز تولید کرد.
استخراج آب و صفحات خورشیدی
کشورهای مناطق گرمسیری و بیابانی به نور خورشید فراوان دسترسی دارند وازاین‌رو، به‌راحتی می‌توانند دربخش انرژی تجدیدپذیر خورشید سرمایه‌گذاری کنند اما صفحات خورشیدی در کنار مزایایی که در تولید انرژی پاک دارد، اگر در مقیاس وسیع گسترده شود، می‌تواند نتایج معکوس داشته باشد. این صفحات تیره‌تر ازخاک نواحی بیابانی است وبه‌همین‌علت عملکرد آنها در سطح بالا باعث گرم شدن بیش از حد نواحی اطراف‌شان می‌شود.همچنین از آنجا که این صفحات فلزی است، در معرض آفتاب به‌شدت گرم می‌شود و برای خنک نگه‌داشتن آنها به سامانه‌های سرمایشی‌ای نیاز است که ازبرق استفاده میکند؛ بنابراین، بخشی از برق تولیدشده از این صفحات، صرف خنک کردن خود آنها می‌شود. درصورتی‌که سامانه SAWE کنار سلول‌های خورشیدی نصب می‌شود که می‌تواند علاوه‌بر رطوبت جو، رطوبت افزوده هوای کنار این صفحات را جذب و آب شیرین بیشتری تولید کند و به‌عنوان یک اثر جانبی، باعث خنک شدن این صفحات و محیط پیرامون آنها شود.
تخمین زده می‌شود که جو زمین حدود۱۳تریلیون تن آب دارد که شش برابر آب شیرین رودخانه‌های کره زمین است و گرمایش جهانی به هوا اجازه می‌دهد تا بخار آب بیشتری را در خود نگه دارد که این مقدار به‌طور نظری برابر با ۷درصد به ازای هر درجه سانتی‌گراد گرم شدن زمین است. محققانی از دانشگاه علم‌وفناوری شاه‌عبدا... عربستان و دانشگاه فناوری چین جنوبی در ماه‌های اخیر دو مقاله را درباره سامانه‌ای که قادر است از هوا آب تولیدکند،منتشرکرده‌اندکه اولی درجولای۲۰۲۴درنشریه Nature Communications و دومی درسپتامبر۲۰۲۴ درنشریه Advanced Materials ارائه شده است. این مقالات نتایج مطالعاتی را نشان می‌دهد که طی دو فصل آزمایش این فناوری در منطقه ساحلی ثُوَل در عربستان انجام شده است.
سامانه خورشیدی استخراج آب از هوا
این سامانه که نوع طراحی جدیدی از دستگاه «استخراج خورشیدی آب ازجو»(SAWE) است، فناوری پایداری برای تامین آب شیرین غیرمتمرکز است که اگر به‌حالت کنش‌پذیر باشد، قادر است به‌طور مداوم آب شیرین را زیر نور خورشید تولید و آب مورد نیاز برای آبیاری، شست‌وشو، خنک‌کردن ساختمان‌هایی که سلول‌های خورشیدی روی آنها قرار می‌گیرد و دیگر کاربردها را تامین کند. بازده سامانه‌های موجود تبدیل هوا به آب، معمولا پایین است؛ زیرا فقط یک چرخه جذب‌کردن رطوبت/آزادکردن آب را در شبانه‌روز امکان‌پذیر میکند و درواقع، این دستگاه‌ها در طول شب، رطوبت جذب وطی روز، آب آزاد می‌کنند.ازاین‌رو، پژوهشگران چینی و عربستانی باهدف بالابردن بازده سامانه، دریافتند که با افزودن یک‌پوشش روان‌کننده که ترکیبی از پلیمر تجاری و روغن سیلیکون است، می‌توانند فقط با تکیه بر گرانش، آب بیشتری جمع‌آوری کنند. از این‌رو، می‌توان گفت که نوع ارتقاءیافته این سامانه از فناوری‌های موجودی چون دستگاه‌های جمع‌آوری مه و شبنم پیشرفته‌تر است. به‌منظور دستیابی به سامانه‌ای کنش‌پذیر، کارآمد و به‌راحتی مقیاس‌پذیر و با حداقل کار، این گروه ساختاری طراحی کردند که از چند زیرکانال عمودی به نام پل‌های انتقال انبوه استفاده میکند. لوله‌ها که درون مخزن قرار دارد با محلول نمک لیتیم‌کلرید مایع پرمی‌شود که به‌عنوان جاذب مایع عمل میکند. براساس سطح توزیع دما و سطح تابش خورشید در محیط، این لوله‌ها به‌طور مداوم آب را ازجومی‌گیرد ودر مخزن ذخیره میکند. سپس وقتی سامانه، نور خورشید دریافت میکند جاذب، نور را به گرما تبدیل و بخار آب غلیظی با دمای بالا تولید میکند. بخار آب روی دیواره محفظه، متراکم و آب شیرین تولید می‌شود. دانشمندان برای آزمایش این تنظیمات طی دوره تولید هشت روزه، از هشت ساعت نور خورشید و۱۶ساعت تاریکی استفاده کردندودریافتند که باافزایش رطوبت نسبی از۶۰درصد به۹۰درصد،میزان تولید آب ازحدود ۰.۰۴به حدود ۰.۶۵کیلوگرم بر مترمربع در ساعت افزایش می‌یابد. همچنین، به‌عنوان آزمایش در دنیای واقعی در عربستان‌سعودی، دستگاه ۳۶برابر بزرگ‌تر از نمونه اولیه ساخته شد. این پیکربندی جدید حدود ۲.۹لیتر در هر متر مربع آب در روز تولید کرد.
استخراج آب و صفحات خورشیدی
کشورهای مناطق گرمسیری و بیابانی به نور خورشید فراوان دسترسی دارند وازاین‌رو، به‌راحتی می‌توانند دربخش انرژی تجدیدپذیر خورشید سرمایه‌گذاری کنند اما صفحات خورشیدی در کنار مزایایی که در تولید انرژی پاک دارد، اگر در مقیاس وسیع گسترده شود، می‌تواند نتایج معکوس داشته باشد. این صفحات تیره‌تر ازخاک نواحی بیابانی است وبه‌همین‌علت عملکرد آنها در سطح بالا باعث گرم شدن بیش از حد نواحی اطراف‌شان می‌شود.همچنین از آنجا که این صفحات فلزی است، در معرض آفتاب به‌شدت گرم می‌شود و برای خنک نگه‌داشتن آنها به سامانه‌های سرمایشی‌ای نیاز است که ازبرق استفاده میکند؛ بنابراین، بخشی از برق تولیدشده از این صفحات، صرف خنک کردن خود آنها می‌شود. درصورتی‌که سامانه SAWE کنار سلول‌های خورشیدی نصب می‌شود که می‌تواند علاوه‌بر رطوبت جو، رطوبت افزوده هوای کنار این صفحات را جذب و آب شیرین بیشتری تولید کند و به‌عنوان یک اثر جانبی، باعث خنک شدن این صفحات و محیط پیرامون آنها شود.