Bez vody by nevznikl život. V lidském těle tvoří voda až 60 % celkové hmotnosti a denně bychom jí měli vypít více než dva litry. Zatímco bez jídla člověk vydrží celé týdny, bez vody jen pár dní. Dostatek vláhy je zásadní i pro zemědělství a průmysl. Přesto je čerstvá voda v mnoha částech světa vzácností, za kterou se platí tak vysoká cena, že ekonomové vodě přezdívají modré zlato.
Obyvatelé suchých oblastí na pobřeží, například Izraelci, mohou vodu odsolovat, což ale spotřebuje spoustu energie. Odsoluje se buď pomocí filtrace skrz polopropustnou membránu či grafenové síto, nebo se použijí chemické metody, případně se voda destiluje. Dál od moře lidem nezbývá nic jiného, než sbírat vzdušnou vlhkost, kterou chlazením nutí kondenzovat, což vyžaduje podobné množství energie jako odsolování. Jinde používají „pasivní“ technologie, které fungují na základě prudkého teplotního rozdílu mezi dnem a nocí v poušti. Se současnými pasivními technologiemi, jako je fólie na sbírání rosy, lze ale vodu získávat pouze v noci.
Vynález chrání před zářením a chladí se sám
Nyní by se získáváním vody podle webu Tech Xplore mohl pomoci švýcarský vynález. Vědci z univerzity ETH v Curychu vyvinuli technologii, která jako první na světě umožňuje sbírat vodu dvacet čtyři hodin denně bez přísunu energie, dokonce i když praží slunce. Nový přístroj se skládá ze skleněné tabulky se speciálním povrchem, který odráží sluneční záření i teplo skrz atmosféru zpět do vesmíru, a tepelně-izolačního štítu. Sklo se vůči okolí dokáže zchladit až o patnáct stupňů, takže na spodní straně tabulky se vodní pára sráží do kapek. Je to jednoduchý přírodní proces, jako když se v zimě zamlžují okna.
Nová technologie nasbírá za hodinu až 53 ml vody na metr čtvereční. Foto: Iwan Hächler, Science AdvancesVědci potáhli povrch speciálně navrženými vrstvami polymeru a stříbra. Díky tomuto vylepšení vyzařuje destička infračervené světlo o specifické vlnové délce, kterou atmosféra nepohlcuje ani neodráží zpět. Vlnění míří daleko do kosmu. Další klíčovou část přístroje představuje štít ve tvaru kuželu. Odráží většinu tepelného záření z okolí pryč od desky a chrání ji před slunečním žárem. Díky tomu se přístroj dokáže chladit sám bez jakékoliv pomoci zvenčí.
Blížíme se teoretickému maximálnímu výnosu
První testy kondenzátoru proběhly v Curychu na střeše univerzitní budovy a dopadly víc než uspokojivě. Vědci je publikovali v časopise Science Advances. Nová technologie za den vyprodukuje dvakrát více vody než dosavadní pasivní procesy založené na fóliích.
Malý pilotní systém s průměrem deset centimetrů sesbíral 4,6 ml vody denně v reálných venkovních podmínkách mimo laboratoř. Pro větší verze přístroje s rozměrnější deskou platí přímá úměra – čím větší plocha, tím víc vody. V ideálním prostředí dokázali vědci za hodinu získat až 53 ml vody na metr čtvereční. „To je blízko k teoretickému maximálnímu zisku 60 ml za hodinu, což už podle fyzikálních zákonů nelze překonat,“ říká Iwan Hächler, doktorand ze skupiny profesora termodynamiky na ETH Dimose Poulikakose.
Ostatní pasivní zařízení musí někdo pravidelně kontrolovat a stírat kapky z povrchu, protože jinak se velká část tekutiny vsákne a vlhkost brání dalšímu srážení vody. Výzkumníci z Curychu proto použili na spodní stranu desky materiály, které vodu extrémně odpuzují. Částice se tak přirozeně spojují do větších kapek, jež samy padají do připravené nádoby. „Na rozdíl od ostatních technologií může náš přístroj doopravdy fungovat nepřetržitě bez jakékoli dodané energie, což je jeho největší přednost,“ říká Hächler.
Cílem výzkumu bylo vyvinout technologii pro státy s nedostatkem vody, tedy hlavně pro rozvojové a mladé země. Vědci z Curychu teď dávají příležitost dalším laboratořím, aby vynález posouvaly dál. V budoucnu se možná dočkáme kombinace přístroje s odsolováním, což výrazně zvedne výnos obou technologií. Výroba stříbrem a polymery potažených desek je relativně jednoduchá a pravděpodobně bude možné postavit kondenzátory mnohem větších rozměrů, než měly testovací systémy. Systém se podobá solárním panelům – přístroje se seřadí jeden vedle druhého a dohromady vytvoří pole, kde se místo obilí bude sklízet čistá voda.
