هل يمكن استخراج الماء من الهواء؟!

سَيُمكن للسجاد في بيتك -بعد أن يتم تدعيمه بمليارات أنابيب الكربون النانوية-أن يمتص الماء من الهواء يوماَ ما، وحتى في أكثر المناطق جفافاً على سطح الأرض.

طورت خنفساء صحراء ناميب نمطاً من الجزيئات لجذب ودفع الماء على أجنحتها الصلبة للنجاة من بيئتها القاحلة، لتكوّن سلسلةً من القمم والقيعان. وبوضع جسدها بزاويةٍ باتجاه الرياح، يمكن للخنفساء أن تجمع جزيئات الماء من ضباب الصباح وتكوين قطرات الماء في فمها.

تمكن الباحثين من محاكاة طريقة الخنفساء هذه، عن طريق وضع طبقتين من البوليمر فوق بعضهما – الطبقة العلوية تجذب الماء والسفلية لدفع الماء-على شكل غابةٍ نانويةٍ صغيرة الحجم يصل ارتفاعها ١سم، وتتكون من إسطواناتٍ صغيرةٍ من ذرات الكربون تدعى أنابيب الكربون النانوية. إن آلية عملها بسيطةٌ، إذ تسحب الطبقة العلوية جزيئات الماء نحو الغابة المُصغرة بدون أي تدخل من قوة خارجية لسحب الماء. و بمجرد أن تدخل جزيئات الماء في الغابة المصغرة يتم حفظ الرطوبة من قِبل الطبقة السفلية وقد يتم فقدان بعض من القطرات مع الزمن بسبب التبخر. وفي النهاية، يمكن عصر أو ضغط هذه الغابة لاستخراج الماء الذي تم جمعه مثل الإسفنجة.

توصل فريق الباحثين إلى أن حجم بخار الماء التي يمكن لغابةٍ نانويةٍ جمعها تعتمد على رطوبة الهواء نفسه. وفي الظروف الجافة، قام العلماء باختبار غابة مصغرة بكتلة ٨ ميلي-جرام، مساحة سطحها العلوي ٠،٢٥ سم مربع إذ تمكنت من سحب أكثر من ربع وزنها من الماء في ١١ ساعة فقط. وتزداد كفائتها في الأجواء الرطبة، إذ جمعت ما يقارب ٨٠٪ من وزنها في غضون ١٣ ساعة فقط.

وبحسب الفريق، يمكن لهذا المبدأ أن يكون مفيداً جداً لبناء جهاز يجمع الماء، وخاصة بالنسبة للمناطق التي لا تحصل على كمية أمطار كافية لدعم سكانها. وبالرغم من التكاليف الباهظة التي قد تصاحب بناء وتصنيع غابة مماثلة بحجم كبير، فإن عنق الزجاجة هو بنائها بتكاليف منخفضة نسبياً. أبدى مهندس الكيمياء بجامعة دريكسل في فيلادلفيا كينيث لاو إعجابه على وجه الخصوص بالتقنية المستخدمة في بناء وتركيب الغابة النانوية المُعقدة، إذ تم استخدام البلازما في عملية البناء. ولكنه تساءل حول ما إذا كانت أنابيب الكربون النانوية هي الخيار المثالي لدعم تركيب جهاز كهذا، وربما من أجل تبسيط وتسهيل الأمر يجب عليهم استخدام مواد أخرى؛ مسامية مثلاً.