Čistá voda ze vzduchu i na poušti díky zirkonové komoře

Poušť rozhodně není místo, kde bychom mohli snadno získat vodu. Pokud není k dispozici přímo v použitelné podobě, dá se získat třeba odsolením mořské vody, ale k tomu potřebujeme její zdroj i energii. Na poušti ale nemáme k dispozici ani tu energii, ovšem můžeme se poučit z toho, co si pro chytání vláhy vyvinuly rostliny. Máme na mysli kaktusy v poušti Atacama, v níž téměř nikdy neprší. Ty využívají jemné chloupky, jimiž zachytávají vlhkost z mlhy. Už nějakou dobu přitom existují zařízení, která jsou založena na principu odvlhčovače vzduchu, čili na kondenzaci a vypařování. Jenže ta selhávají v případě, že vlhkost vzduchu je příliš nízká a také vyžadují energii pro kompresor. Zdě pak přichází na řadu zařízení vyvinuté na MIT a UC Berkeley, které využívá krystaly zirkonu.
Krystaly zirkonu si nemůžeme představit jako klasické krystaly například soli. Zirkon je zde část tzv. MOF (Metal-Organic Framework), což jsou porézní krystaly vytvořené v laboratoři, které mohou být tvořeny různými způsoby, aby měly i různé vlastnosti. Jde tak v podstatě o pevnou houbovitou strukturu, která je v tomto případě založena také na uhlíku a kovech, jež tvoří kostru pro růst krystalu. A právě výběrem konkrétních kovů či jiných stavebních materiálů lze každý vytvořený MOF ladit dle potřeb, a to s ohledem na druh plynů, které k sobě vážou.
Právě zirkon se v tomto případě ukázal jako ideální k tomu, aby vzduch zbavoval vlhkosti, a to i v případě že jí v něm moc není. Vyzkoušeno již bylo zařízení, které využívá kilogram zirkonového MOF, z nějž byl předem vytvořen jemný prášek, což zvýšilo celkovou aktivní plochu pro sběr vlhkosti. Jedná se v podstatě o komoru, kterou v noci otevřeme a necháme vzduch proudit skrz MOF, čímž se z něj zachytí vlhkost. Ráno pak komoru zavřeme a slunce skrz vrchní sklo ohřeje nasáklý MOF, z nějž se voda uvolňuje coby pára, která se pak vespod na chladnějším kondenzátoru srazí ve vodu.

Jde tak o zcela pasivně pracující systém (nepočítaje nutnost komoru otevírat a zavírat), který funguje i při pouhé 20% relativní vlhkosti, jakou má vzduch třeba na Sahaře. Kilogram zirkonového MOF je schopen v takovém prostředí z nočního vzduchu vytvořit 2,8 litru vody. Problém je ten, že takovýto materiál je moc drahý, a to právě kvůli zirkonu, ale pracuje se i na verzi, která má namísto něj využít mnohem dostupnější hliník a pokud ta bude pracovat s podobnou efektivitou, šlo by o velice dobře použitelné zařízení.

Zdroj: Extremetech, Sciencemag