המוציא מים מן האוויר

בספר "חולית" של פרנק הרברט מתואר עולם צחיח במיוחד, שבו המשאב היקר מכל הוא המים. אחת הדרכים להשיג את המים היקרים מפז הם מבנים מסורבלים למדי בשם מלכודות-רוח, שבהם מעבים את הלחות המעטה באוויר להשגת מים נוזליים.

גם על כדור הארץ יש מכשירים האוספים אדי מים מהאוויר. לרוב הם מתחלקים לשני סוגים נבדלים: כאלה שמסוגלים לפעול באזורים צחיחים אך צורכים אנרגיה רבה, או שצריכת האנרגיה שלהם קטנה אך הם זקוקים לאוויר לח במיוחד כדי לפעול ביעילות. מחקר חדש שנעשה במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס ובאוניברסיטת ברקלי בקליפורניה חושף כעת מכשיר פשוט שמקבל את כל האנרגיה הדרושה לו מהשמש, ומספק מים ביעילות גם באוויר צחיח. והוא אפילו לא גדול ומסורבל כמו מלכודות הרוח של "חולית".

המכשיר עשוי מתרכובת אורגנו-מתכתית (Metal-organo framework). כמשתמע משמם, חומרים מהסוג הזה עשויים מאטומי מתכת – מגנזיום, אלומיניום או מתכת אחרת – המשולבים במולקולות אורגניות המכילות פחמן. התרכובת שעליה נערך המחקר עשויה מהמתכת זירקוניום ומחומצה אדיפית, היוצרת קשרים עם מים. יחדיו הן יוצרות מבנה תלת-ממדי עם חורים מיקרוסקופיים, שאליהם נכנסות מולקולות המים.

החוקרים הציבו לוח של התרכובת בין קולט שמש הסופג אנרגיה סולרית ללוח נוסף שעליו אדי המים מתעבים, והניחו לאוויר לעבור על פניו. השמש חיממה את התרכובת וגרמה למולקולות המים הלכודות בה לנוע לעבר הלוח שעליו הן התעבו. משם המים זרמו לכלי איסוף. כאמור, אחד היתרונות הגדולים של המכשיר הוא שהוא עובד גם בסביבה יבשה במיוחד: החוקרים הראו שקילוגרם אחד של התרכובת מסוגל לאסוף 2.8 ליטרים של מים תוך 12 שעות באוויר שהיו בו 20 אחוזי לחות בלבד.

אתגר הנדסי

"חזון אחד לעתיד הוא שיהיה לך מכשיר בבית, שפועל על אור השמש ומספק את כל המים הנדרשים לשימוש המשפחה", מסר בהודעה לעיתונות עומאר יאגי (YAGHI), אחד החוקרים שעבדו על פיתוח המכשיר. "לדעתי החזון יהפוך אפשרי בזכות הניסוי הזה. אני קורא להם 'מים אישיים'".

הניסוי הראשוני אכן נראה מבטיח, ולחוקרים כבר יש תכניות לעתיד: לנסות למצוא תרכובות שיעילותן תהיה גדולה אף יותר. "יש לנו כעת תשתית ניסויית ותיאורטית שתאפשר לנו לסרוק אלפי תרכובות אורגנו-מתכתיות כדי למצוא חומרים טובים יותר", אומר יאגי. 

החוקרים מקווים להתאים בהמשך את המכשיר לסביבות שונות ולאחוזי לחות שונים, כך שייתן את התפוקה הגבוהה ביותר בכל מצב, ואף לשנות אותו כך שיוכל לספוג מים גם בלילה. עוד לפני כן ניצבת בפניהם, כמובן, הבעיה ההנדסית של הפיכת הניסוי המעבדתי למכשיר שייוצר בקנה מידה גדול. כל זה יימשך זמן, אך החוקרים משוכנעים שלא ירחק היום והמכשיר שפיתחו יקצור מים מהאוויר בכל רחבי העולם.

כאשר שינויי האקלים מאיימים להפוך עוד ועוד אזורים למדבר והאוכלוסייה גדלה, אדי המים באוויר עשויים להפוך למקור חשוב לנוזל החיים החיוני. מחקרים דומים יובילו, בתקווה, לייצור מכשירים ביתיים שיוכלו לספק מים נקיים גם באזורים נידחים וצחיחים.

בצילום למעלה: אבטיפוס של מתקן העיבוי (צילום: המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, MIT).