Sonsuz Ark/ Evrensel Çerçeveye Yolculuk
"Erken aşama laboratuvar prototipi olan süngerimsi malzeme, bardağın kapağı açıkken atmosferden nemi emiyor. Kapak güneş ışığı altında kapatıldığında, su bardağa salınıyor."
Scientists Develop New Solar Device That Squeezes Water From Air
Güneş ışığını kullanarak havadan su toplayan sünger benzeri yeni bir malzeme, su kıtlığına etkili ve düşük maliyetli bir çözüm sunuyor.
Avustralyalı ve Çinli mühendisler, havadaki nemi yakalayıp güneş enerjisini kullanarak bir bardağa bırakan sünger benzeri bir cihaz geliştirdiler. Sis hasadı ve radyatif soğutma gibi diğer teknolojilerin aksine, bu cihaz düşük nem koşullarında bile etkili olmaya devam ediyor.
Petri Kabında Tutulan Karbon Kaplamalı Sünger Küpler. Her biri 0,8 gram ağırlığındaki dokuz sünger küp ile atmosferden 15 mililitre su emilebilir. Kaynak: Shu Shu Zheng, RMIT Üniversitesi
Su hasadı sistemi, %30 ila %90 nem aralığında ve 5 ila 55 santigrat derece arasındaki sıcaklıklarda güvenilir bir şekilde çalışıyor.
Melbourne'deki RMIT Üniversitesi'nden kıdemli araştırmacı Dr. Derek Hao'ya göre, cihaz, atmosferdeki nemi emmek ve gerektiğinde serbest bırakmak üzere modifiye edilmiş rafine edilmiş balsa ağacının doğal gözenekli yapısını kullanıyor.
Ekibin ahşap bazlı kompoziti, kubbe kapak, kirlilik önleyici tepsi, soğutma sistemi ve güneş enerjisiyle çalışan aktivasyon mekanizması içeren bir bardağın içine tam olarak sığıyor.
RMIT Fen Fakültesi'nde malzeme bilimci ve çevre mühendisi olan Hao, "Dünya genelinde milyarlarca insan içilebilir suya erişemiyor ve her yıl milyonlarca insan su kaynaklı hastalıklardan ölüyor" diyor.
Zhejiang A&F Üniversitesi'nden Dr. Junfeng Hou liderliğinde beş Çin araştırma kurumuyla işbirliği içinde yürütülen çalışmada Hao, yazar olarak görev aldı.
Hao, "Ekibimiz, ahşabın süngerimsi iskeletini, lityum klorürü, demir oksit nanopartiküllerini, bir karbon nanotüp tabakasını ve diğer özel özellikleri içeren bir cihaz icat etti" diyor.
Ekip, cihazın değişen çevre koşulları altında su toplama ve boşaltma performansının doğru bir şekilde tahmin edilmesi ve optimize edilmesi için yapay zekayı kullandı.
Dönüm noktası anı
Erken aşama laboratuvar prototipi olan süngerimsi malzeme, bardağın kapağı açıkken atmosferden nemi emer. Kapak güneş ışığı altında kapatıldığında, su bardağa salınır.
Laboratuvar koşullarında, havadan su cihazı %90 bağıl nemde gram malzeme başına yaklaşık 2 mililitre su emdi ve güneşe maruz kaldığında neredeyse tüm suyu 10 saat içinde serbest bıraktı; bilinen diğer yöntemlerin çoğundan daha yüksek ve daha düşük maliyetli. Her biri 0,8 gram ağırlığında olan dokuz sünger küp ile 15 mililitre su emilebilir ve bardağa bırakılabilir.
Süngerimsi Su Hasadı İcadı
Hou, "Açık havada yaptığımız testlerde cihazımız gece boyunca gram başına 2,5 mililitre su yakaladı ve gün içinde bunun çoğunu serbest bırakarak günlük su toplama verimliliğinde %94'lük bir artış sağladı" diyor. “%30 nemde, cihazımız gram başına yaklaşık 0,6 mililitre su emdi. Bu sonuçlar, şebekeden bağımsız, güneş enerjisiyle çalışan su hasadı sistemlerindeki potansiyel kullanımını vurgulamaktadır.”
Doğadan ilham alan tasarımın faydaları
Hao, doğal ahşabın matris olarak kullanılmasının sadece maliyetleri düşürmediğini, aynı zamanda yapısal bütünlüğü sağladığını ve gözenekli mimarisi sayesinde su taşınımını iyileştirdiğini söylüyor.
"Bu özellikler, malzemenin büyük miktarlarda üretilmesine ve uzak veya kurak bölgelerde su toplama gibi gerçek dünya uygulamalarında kullanılmasına olanak sağlıyor" diyor. “Cihaz, 20 gün boyunca -20 santigrat derecede saklandıktan sonra bile esnekliğini ve su emme işlevini korudu ve mükemmel donma direnci gösterdi. Nem emme-bırakma performansı, verimlilikte %12'den az düşüşle 10 ardışık döngü boyunca sabit kaldı.”
Potansiyel uygulamalar ve ölçeklenebilirlik
Hao, ekibin modüler inovasyonu ölçeklendirip optimize edebilmesi durumunda, cihazın doğal afetler gibi su kaynaklarının tehlikeye girdiği acil durum senaryolarına uygun olacağını söylüyor:
"Mevcut gösteri ünitesinin boyutu 15 milimetre küptür. Daha büyük bir ünite hazırlamak çok kolay olurdu veya üniteleri bir dizi oluşturmak için kullanabiliriz Sadece güneş ışığını kullanarak atmosferden içilebilir su elde etme yeteneği, geleneksel su kaynaklarının tehlikeye girdiği felaket bölgelerinde onu paha biçilmez kılıyor. Sistemin taşınabilirliği ve yenilenebilir enerjiye olan bağımlılığı, bu tür bağlamlarda uygulanabilirliğini daha da artırıyor."
Hao, malzemenin ölçeklenebilirlik ve uygun fiyat düşünülerek tasarlandığını söylüyor:
“Ana bileşen olan balsa ağacı yaygın olarak bulunabiliyor, biyolojik olarak parçalanabiliyor ve ucuz ve üretim süreci karmaşık değil, bu da seri üretime olanak sağlayabilir. Birden fazla döngü boyunca ve çeşitli çevre koşullarında gösterilen istikrarlı performans, uzun ömürlülüğü ve maliyet etkinliğini gösteriyor.”
İnce Havadan Su Emen Süngerimsi Bir Malzemenin İcadı
Bir cımbız, ekip tarafından geliştirilen süngerimsi malzemeden suyu sıkıyor. Kaynak: Xingying Zhang
Hao, ekibin pilot ölçekli üretim ve saha dağıtımı ile modüler havadan su toplama sistemlerine entegrasyon konusunda olası endüstri ortaklarıyla görüşmelerde bulunduğunu, belirtiyor, "Güneş panelleri, termal enerji depolama ile birleştirildiğinde, özellikle güneş ışığının aralıklı olduğu bölgelerde, 7/24 çalışmaya olanak sağlayabilir" diyor.
Hao, Nesnelerin İnterneti sensörlerini kullanarak bağıl nem, sıcaklık ve güneş yoğunluğunu izleyen otomatik kontrol sistemlerinin geliştirilmesinin su hasadı döngülerini daha da iyileştirebileceğini sözlerine ekliyor:
"Çalışmada kullanılan yapay zeka tasarımına dayanarak, yeni malzeme kombinasyonlarını taramak ve uzun vadeli su emilimi ve salınım performansını tahmin etmek için daha gelişmiş tasarım platformları geliştirilebilir."
Finansman: Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı
Will Wright, RMIT Üniversitesi, 26 Mayıs 2025, SciTechDaily
Mustafa Tamer, 23.07.2025, Sonsuz Ark, Çeviri, Bilim ve Teknoloji, Aklın Merdivenleri
Referans: “Güneş enerjisiyle çalışan atmosferik su hasadı için yeni odun bazlı kompozit malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu: Makine zekasıyla desteklenen bir yaklaşım” Xingying Zhang, Yangyang Xu, Shenjie Han, Xiang Weng, Wenbo Che, Kongjie Gu, Ying Guan, Youming Yu, Derek Hao ve Junfeng Hou, 28 Şubat 2025, Temiz Üretim Dergisi. DOI: 10.1016/j.jclepro.2025.145061
- Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur.
- Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
- Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.
- Sonsuz Ark Yayınlarının Kullanımına İlişkin Önemli Duyuru için lütfen tıklayınız