सूखे हाल के वर्षों में दुनिया भर में सुर्खियां बना रहे हैं, कैलिफोर्निया के जल संकट से लेकर केप टाउन की गंभीर पानी की कमी, और शोध बताते हैं कि जलवायु परिवर्तन के कारण दुनिया के 25 प्रतिशत हिस्से को अंततः सूखे में छोड़ दिया जा सकता है। लेकिन क्या होगा अगर आप बस हवा से पानी खींच सकते हैं?
यह कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित एक नई तकनीक का आधार है। यह एक जल संचयन है जो हवा से पानी निकाल सकता है, यहां तक कि बेहद शुष्क जलवायु में, परिवेशी सूर्य के प्रकाश के अलावा कोई भी ऊर्जा का उपयोग नहीं करता है।
वॉटर हारवेस्टर की कुंजी सामग्री का एक नया वर्ग है जिसे धातु-कार्बनिक ढांचे (एमओएफ) कहा जाता है। ये MOF भारी सतह क्षेत्रों के साथ ठोस लेकिन झरझरा सामग्री हैं - एक MOF चीनी घन के आकार में आंतरिक सतह क्षेत्र कई फुटबॉल क्षेत्रों जितना बड़ा हो सकता है। इसका मतलब है कि वे गैसों और तरल पदार्थों को अवशोषित कर सकते हैं, और फिर गर्मी जोड़ने पर उन्हें जल्दी से छोड़ सकते हैं।
"कुछ MOFs जैसा कि हमने यहां दिखाया है कि वायुमंडल से जल वाष्प में चूसने की असाधारण क्षमता है, लेकिन फिर एक ही समय में पानी के अणुओं को उनके छिद्रों के अंदर बहुत कसकर पकड़ना नहीं है, ताकि पानी को बाहर निकालना आसान हो, “बर्कले में रसायन विज्ञान के एक प्रोफेसर उमर यागी कहते हैं, जिन्होंने अनुसंधान का नेतृत्व किया।
शोधकर्ताओं ने स्कॉट्सडेल, एरिज़ोना में हार्वेस्टर का परीक्षण किया, जो रात में 40 प्रतिशत आर्द्रता और दिन के दौरान 8 प्रतिशत आर्द्रता के साथ एक रेगिस्तानी शहर है। एक जिरोनियम-आधारित MOF का उपयोग करने वाले परीक्षणों के आधार पर, शोधकर्ताओं का मानना है कि हार्वेस्टर अंततः प्रति दिन MOF प्रति पाउंड के लगभग 3 औंस पानी निकाल सकता है।
हार्वेस्टर खुद एक बॉक्स के अंदर एक बॉक्स है। आंतरिक बॉक्स में MOF का एक बिस्तर होता है। बाहरी बॉक्स एक दो फुट पारदर्शी प्लास्टिक क्यूब है। रात में, शोधकर्ताओं ने एमओएफ को हवा का प्रवाह करने देने के लिए बाहरी बॉक्स से ऊपर छोड़ दिया। दिन में, वे शीर्ष को वापस रख देते हैं ताकि बॉक्स सूरज से गर्म हो जाए। गर्मी पानी को एमओएफ से बाहर खींचती है, जहां यह नीचे की तरफ टपकने से पहले प्लास्टिक क्यूब की आंतरिक दीवारों पर घनीभूत होगा, जहां इसे एकत्र किया जा सकता है।
"इस तकनीक का सबसे महत्वपूर्ण पहलू यह है कि यह पूरी तरह से ऊर्जा-निष्क्रिय है, " बर्कले स्नातक छात्र, यूजीन कपुस्टिन, जो अनुसंधान पर काम करते थे, कहते हैं।
कहने का तात्पर्य यह है कि इसे सूर्य के अलावा किसी भी ऊर्जा की आवश्यकता नहीं है, जो इसे पर्यावरण के अनुकूल है और सीमित बिजली वाले स्थानों में लोगों के लिए सुलभ है। परीक्षण के परिणाम इस महीने की शुरुआत में साइंस एडवांसेज में प्रकाशित किए गए थे।
टीम को मौजूदा मॉडलों पर अधिक परीक्षणों का संचालन करने की आवश्यकता है ताकि यह पता लगाया जा सके कि डिवाइस के आकार के रूप में कौन से कारक, और जहां एमओएफ को डिवाइस के भीतर रखा गया है, सबसे अधिक प्रभावित होता है कि पानी कितना काटा जा सकता है। वे यह भी जानने की उम्मीद करते हैं कि विशिष्ट जलवायु परिस्थितियां पानी की पैदावार को कैसे प्रभावित करती हैं। डेथ वैली में देर से गर्मियों के लिए अगले परीक्षण की योजना बनाई गई है, जहां रात में आर्द्रता 25 प्रतिशत तक कम हो सकती है।
एक MOF (UC बर्कले) के क्रिस्टल की माइक्रोस्कोप छवि यागी ने एक नया एल्यूमीनियम-आधारित एमओएफ भी विकसित किया है जो वह कहता है कि 150 गुना सस्ता है और वर्तमान एमओएफ के मुकाबले दोगुना पानी कैप्चर कर सकता है। वह और उनकी टीम एक नए वाटर हार्वेस्टर को डिजाइन कर रहे हैं जो सक्रिय रूप से उच्च गति पर MOF में हवा खींचता है, इस प्रकार पानी की अधिक मात्रा प्रदान करता है।
टीम अब औद्योगिक पैमाने पर हार्वेस्टर का परीक्षण करने के लिए उद्योग के साथ साझेदारी कर रही है। वे नए, बेहतर और सस्ते MOF की खोज जारी रखते हैं।
यागी कहते हैं, "मुझे यह देखकर बहुत खुशी हो रही है कि दुनिया भर के अधिक से अधिक शोधकर्ता इस संबंध में हमारे प्रयासों में शामिल हो रहे हैं।"
वातावरण से पानी चूसने का विचार नया नहीं है, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, लॉस एंजिल्स के एक इंजीनियरिंग प्रोफेसर और जर्नल एनपीजे क्लीन वॉटर के संपादक एरिक होक कहते हैं। यह लंबे समय से नोट किया जाता है कि जब आप एक एयर कंडीशनर चलाते हैं, तो पानी सूख जाता है - यह इसलिए है क्योंकि मशीन हवा को ओस बिंदु तक ठंडा कर रही है, जिस तापमान पर हवा पानी के वाष्प से संतृप्त होती है और संक्षेपण होता है।
लेकिन शीतलन तकनीक पर आधारित जल हार्वेस्टर बनाना अविश्वसनीय रूप से ऊर्जा गहन है। बहुत शुष्क जलवायु में, ओस बिंदु शून्य से नीचे है। किसी भी बड़े पैमाने पर हवा को उस तापमान तक ठंडा करना अक्षम्य है।
"असली नवाचार [यागही के अनुसंधान का] एक सामग्री नवाचार है, " होक कहते हैं। "ये सामग्री [MOF] पानी को बाहर खींचती है और अधिक आसानी से इसे छोड़ देती है।"
लेकिन यह अवधारणा बड़े पैमाने पर चुनौती दे रही है, होके सावधानी, क्योंकि प्रति वर्ग इंच हार्वेस्टर में उत्पादित पानी की मात्रा अपेक्षाकृत कम है, और इस तरह एक बड़ा हार्वेस्टर संभावित रूप से बड़ी मात्रा में भूमि ले जाएगा।
होक कहते हैं, "लेकिन हो सकता है कि घर या गांव के पैमाने के लिए यह किसी के लिए बहुत ही दिलचस्प तरीका हो कि वह ग्रिड का ताजा पानी ले सके।"
याघी ठीक उसी तरह की कल्पना करते हैं: एक ऐसा भविष्य जहां हर किसी को ताजे पानी की आसान पहुंच के बिना अपने यार्ड में हार्वेस्टर होता है।
"मेरी दृष्टि 'व्यक्तिगत पानी' को प्राप्त करना है, जहां पानी के दबाव वाले क्षेत्रों में लोगों के पास घर पर एक उपकरण है जो परिवेश सौर पर चल रहा है, जो लोगों की बुनियादी जरूरतों को पूरा करने वाले पानी को वितरित करता है, " वे कहते हैं। “दुनिया में एक तिहाई से अधिक आबादी जल-तनाव वाले क्षेत्रों में रहती है या साफ पानी की कमी से पीड़ित है। लोगों के जीवन को बदलने और वैश्विक सार्वजनिक स्वास्थ्य स्थितियों में सुधार करने में इस तकनीक के संभावित निहितार्थ जबरदस्त हैं। ”
