2025-07-06 14:48来源:本站
韩国被视为“缺水国家”。尽管年降水量约为1300毫米,但降水分布不均,集中在特定时期和地区,导致水资源短缺的问题日益严重。饮用水的不足不仅造成生活不便,甚至可能威胁到某些人的生命安全。
2023年3月,联合国儿童基金会(UNICEF)发布的报告指出,非洲约有1.9亿儿童因缺乏安全饮用水而面临困境,每天有1000名5岁以下的儿童因此不幸去世。
各国正在积极探索多种解决方案以应对这一问题。然而,海水淡化技术能源消耗巨大,主要依赖化石燃料,且会造成环境污染,例如将浓缩盐水排入海洋。收集大气中的水分也面临挑战,尤其是在湿度低于70%的地区,因为这一过程需要大量能量来凝结水蒸气,导致其成为不切实际的解决方案。
最近,浦项理工大学环境科学与工程系的吴哲教授与加州大学伯克利分校的奥马尔·m·亚吉教授领导的研究团队,成功地在死亡谷沙漠利用阳光收集了大气中的水分。这一成就为解决水资源短缺问题带来了新的希望,因为它在不污染环境的前提下,利用了取之不尽的自然资源。相关研究成果已发表在国际期刊《自然水》上。
金属有机框架(mof)是一种具有1至2纳米小孔的多孔材料,因其高表面积而能有效吸附大气中的水蒸气。研究团队基于MOF设计了“水收集器”,利用夜间从空气中吸收水分的能力,并在白天借助阳光将吸收的水分浓缩成可饮用的液体。
该团队的水收集器采用圆柱形设计,而非传统的矩形结构。这种设计确保设备的表面积与太阳轨迹相匹配,最大限度地利用从日出到日落的阳光。
研究小组在2022年6月于伯克利和2022年8月于死亡谷沙漠进行了水收集实验,测试了水收集器的性能。死亡谷沙漠是全球最热、最干旱的地区之一,气温常年高企,午夜时分也可达40°C,白天更是飙升至57°C,且相对湿度低于7%,气候极为干燥。
实验结果显示,该装置在伯克利和死亡谷沙漠中,分别每公斤MOF收获了285克和210克水。这意味着与以往的水收集器相比,产水量翻了一番。
值得一提的是,在极端干燥的天气条件下,如气温达到60度、夜间平均湿度仅14%,研究团队的水收集器成功提取了水分,且没有产生碳足迹。该团队独特的冷凝器和MOF吸收系统,仅依靠环境阳光收集水分,无需额外的能源或电源。
由于在真实的极端环境中进行实验,有效展示了该技术的实用性,因此这项研究具有重要意义。从大气中提取水分的能力具有广泛的适用性,有助于实现环境保护和公共卫生的伦理目标,成为保障人类安全的关键技术。