Vatnsuppskera í andrúmslofti: eitt tækifæri okkar í umhverfinu gegn vatnskreppu

Vatn er kjarni lífsins en það fer eftir því hvers konar vatn við erum að tala um. Um það bil sjötíu prósent af yfirborði jarðar eru á kafi í vatni og aðeins innan við tvö prósent af því vatni er drykkjarhæft og aðgengilegt fyrir okkur. Því miður sóum við þessum litla skammti óhóflega í margar athafnir, eins og að hafa kranann opinn, skola salerni, sturta tímunum saman og slást í vatnsblöðru. En hvað gerist þegar við verðum uppiskroppa með ferskvatn? Aðeins hamfarir. Þurrkar munu herja á frjósamasta bæina og breyta þeim í steikjandi eyðimörk. Ringulreið mun breiðast út um lönd og vatn verður verðmætasta auðlindin, dýrmætari en olía. Að segja heiminum að draga úr neyslu sinni á vatni væri of seint í þessu tilviki. Eina leiðin til að finna ferskt vatn á þeim tímapunkti væri með því að vinna það úr andrúmsloftinu í ferli sem kallast uppskeru andrúmsloftsvatns.

Hvað er uppskera í andrúmslofti?

Vatnsuppskera í andrúmslofti er ein af þeim aðferðum sem gæti bjargað jörðinni frá því að verða ferskvatnslaus í framtíðinni. Þessi nýja tækni beinist aðallega að samfélögum sem búa á svæðum sem skortir ferskvatn. Það starfar fyrst og fremst á tilvist raka. Það felur í sér notkun á þéttingartækjum sem breyta hitastigi raka loftsins í andrúmsloftinu. Þegar rakastigið nær þessu verkfæri er hitafall að því marki sem þéttir loftið og breytir ástandi þess úr gasi í vökva. Síðan er ferskvatninu safnað í ómenguð ílát. Þegar ferlinu er lokið er vatnið síðan notað til ýmissa athafna, svo sem að drekka, vökva uppskeru og þrífa.

Notkun þokuneta

Það eru nokkrar leiðir til að uppskera vatn úr andrúmsloftinu. Ein áhrifaríkasta leiðin sem vitað er um er notkun þokunnareta. Þessi aðferð samanstendur af netalíkum þokugirðingum sem hengdar eru á staura á rökum stöðum, rörum til að flytja vatnið sem drýpur og tönkum til að geyma ferskvatn. Samkvæmt GaiaDiscovery mun stærð þokugirðinganna vera breytileg, allt eftir „lagi landsins, plássi sem er tiltækt og magni af vatni sem þarf. 

Onita Basu, dósent í umhverfisverkfræði við Carleton háskólann, hefur nýlega verið á ferð til Tansaníu til að prófa vatnsuppskeru andrúmsloftsins með þokunetum. Hún útskýrir að þokunetin séu háð hitafalli til að breyta rakastigi í fljótandi fasa og lýsir því hvernig þokunetið virkar til að uppskera og safna fersku vatni úr raka.

„Þegar rakastigið berst á þokunetið, vegna þess að það er yfirborð, fer vatnið úr gufufasanum í vökvafasann. Um leið og það fer í fljótandi fasa byrjar það bara að leka niður þokunetið. Þar er vatnasvið. Vatnið drýpur niður þokunaetið í vatnapottinn og þaðan fer það í stærra safnskál,“ segir Basu.

Það þurfa að vera ákveðin skilyrði fyrir skilvirkri uppskeru andrúmsloftsvatns með þokunetum. Mikill vindhraði og nægileg hitabreyting er nauðsynleg til að ná nægu vatni úr andrúmsloftinu. Basu leggur áherslu á mikilvægi mikils raka fyrir ferlið þegar hún segir: "[Þokanet] geta ekki búið til vatn þegar ekkert vatn er til að byrja með."

Önnur leið til að ná hitafallinu er með því að ýta lofti yfir jörðu niður í neðanjarðar, sem hefur kaldara umhverfi sem þéttir loftið hraðar. 

Hreinlæti ferskvatns sem safnað er er mikilvægt fyrir árangursríkt ferli. Hreinlætisaðstaða vatnsins byggir á því hvort yfirborðið sem það lendir á sé hreint eða ekki. Þokunetin geta mengast af snertingu manna. 

„Það sem þú reynir að gera til að halda kerfinu hreinu og mögulegt er er bara að lágmarka beina snertingu við hendur, eins og mannshendur eða hvað sem er, frá því að snerta það sem er í geymsluskálinni,“ ráðleggur Basu.

Kostir og gallar þokunnareta

Það sem gerir þokunet mjög áhrifaríkt er að þau innihalda enga hreyfanlega hluta. Aðrar aðferðir krefjast málmflata og hreyfanlegra hluta, sem Basu telur að sé dýrara. Það þýðir þó ekki að þokunet séu ódýr. Þeir þekja einnig nægilegt yfirborð til að safna vatni.

Hins vegar fylgja þokunet ókostir. Stærsta þeirra er að það getur aðeins virkað á stöðum þar sem er raki. Basu segir að eitt af þeim svæðum sem hún heimsótti í Tansaníu hafi verið svæði sem þurfti vatn en loftslagið var mjög þurrt. Þess vegna gæti ekki verið hægt að nota þessa aðferð á svæðum sem eru of köld eða of þurr. Annar galli er að það er dýrt vegna sjaldgæfra notkunar þess. Basu segir að það séu aðeins tveir kostir til að fjármagna þokunet: „Þú verður annaðhvort að hafa ríkisstjórn sem er að leita að aðferðum til að hjálpa fólki sínu, og það eru ekki allar ríkisstjórnir að gera það, eða þú verður að hafa félagasamtök eða einhvers konar annarra góðgerðarsamtaka sem eru tilbúnir að standa undir þessum innviðakostnaði.

Notkun andrúmsloftsvatnsgjafa

Þegar handvirkar aðferðir til að uppskera vatn úr andrúmsloftinu hætta að virka verðum við að nota nútímalegri aðferðir eins og Atmospheric Water Generator (AWG). Ólíkt þokunetum notar AWG rafmagn til að klára þessi verkefni. Rafallinn er samsettur úr kælivökvakerfi sem veldur hitafalli í loftinu, auk hreinsikerfis til að hreinsa vatnið. Í opnu umhverfi er hægt að fá raforkuna frá náttúrulegum orkugjöfum eins og sólarljósi, vindi og öldum. 

Einfaldlega sagt, AWG starfar sem loftþurrkari, nema að hann framleiðir drykkjarhæft vatn. Þegar raki fer inn í rafalinn þéttir kælivökvakerfið loftið „með því að kæla loftið niður fyrir daggarmark, útsetja loftið fyrir þurrkefnum eða setja loftið undir þrýsting,“ eins og tilgreint er af GaiaDiscovery. Þegar rakastigið nær fljótandi ástandi fer það í gegnum hreinsunarferli sem beitt er með loftsíu gegn bakteríum. Sían fjarlægir bakteríur, efni og mengun úr vatninu, sem leiðir til kristaltæra vatns sem er tilbúið til neyslu fyrir fólkið sem þarf á því að halda.

Kostir og gallar við andrúmsloftsvatnsrafal

AWG er mjög áhrifarík tækni til að uppskera vatn úr andrúmsloftinu, þar sem allt sem það þarf er loft og rafmagn, sem bæði er hægt að fá úr náttúrulegum orkugjöfum. Þegar það er búið hreinsikerfi væri vatnið sem framleitt er úr rafalanum hreinna en vatn sem framleitt er með flestum uppskeruaðferðum í andrúmslofti. Jafnvel þó að AWG þurfi raka til að framleiða ferskt vatn, er hægt að setja það hvar sem er. Færanleiki þess gerir það aðgengilegt á mörgum neyðarstöðum, svo sem sjúkrahúsum, lögreglustöðvum eða jafnvel skjóli fyrir eftirlifendur af skaðlegum stormi. Það er dýrmætt fyrir svæði sem halda ekki uppi lífi vegna vatnsskorts. Því miður er vitað að AWG eru dýrari en önnur grunntækni til uppskeru í andrúmslofti.