应对水资源短缺:从空气中取水的4种方法

Reuters' journalist Dave Sherwood stands on the Atacama salt flat near Chaxa lagoon in the Atacama desert, Chile, August 15, 2018. REUTERS/Ivan Alvarado SEARCH "MINE LITHIUM" FOR THIS STORY. SEARCH "WIDER IMAGE" FOR ALL STORIES. - RC178AE22B10
While clouds are the most visible form of water in the air, clear air also contains water.Image: REUTERS/Ivan Alvarado
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你可能还记得在学校学过水循环,了解水从海洋和河流进入大气、再回到地面的过程。

Image: 英国气象局

云是空气中最显眼的水的形态,但晴朗空气中也含有水。一项估算认为,空气中的水约有3,100立方英里,超过世界上一些最大的湖泊。

随着材料和技术的进步,从空气中获取饮用水变得更加容易,科学家正在研究取水方案,以帮助水资源短缺或水净化困难的地区。

Image: 美国地质调查局水科学学校、《大英百科全书》

随着全球人口增长,水资源短缺日益普遍。《科学进展》发表的一项研究指出,全球三分之二的人口,即约40亿人,每年至少有一个月面临严重水资源短缺;研究还显示,有5亿人全年都面临严重水资源短缺。《科学进展》;研究还显示,有5亿人全年都面临严重水资源短缺。

虽然从空气中取水往往成本高昂,但以下机构展示了这种做法如何实现:

Skywater/Skysource联盟

这个总部位于加利福尼亚州的团队赢得了Water Abundance XPRIZE奖,因为他们展示了如何以可持续且可扩展的方式从空气中收集水。

该团队由Rich Groden和David Hertz领导,生产采用专利绝热蒸馏工艺的机器,可在不吸收或释放热量的情况下将水蒸气转化为液体。

水冷凝后会经过过滤和臭氧处理,随后可供使用或储存以备将来使用。该团队凭借这项技术赢得了150万美元奖金,击败夏威夷的JMCC WING,后者获得第二名。

Image: Skysource.org

加利福尼亚大学伯克利分校

麻省理工学院和加利福尼亚大学伯克利分校的工程师开发了一套系统,利用金属有机框架从沙漠空气中收集水。

金属有机框架是能够形成网络的多孔晶体,可以吸收并储存大量水分。夜间,空气被吸入,使吸附剂吸收空气中的水分;白天,温度升高,使其释放水分并将水冷凝。

Image: 《自然》,开放获取

Zero Mass Water

总部位于亚利桑那州的Zero Mass Water利用太阳能板从空气中提取湿气,并将其冷凝成液态水。这些太阳能板无需任何基础设施,已在世界各地的警察局、学校和家庭投入使用;2015年帕姆气旋摧毁瓦努阿图坦纳岛约70%的供水基础设施后,这些太阳能板还为瓦努阿图坦纳岛的Petros小学提供了3,000升洁净水。

Image: Zero Mass Water

Water from Air

南非公司Water from Air生产从空气中提取水蒸气、再将其过滤和消毒以制成洁净饮用水的机器。

他们的机器将水蒸气导入冷凝盘管,使其转化为水。水随后流入装有紫外线灯的水箱,紫外线可去除病原体、藻类和细菌。接着,水经过滤和反渗透处理,再通过另一道过滤器补充矿物质。最后,液体经过紫外线消毒,即可饮用。

Image: Water from Air

展望未来?

世界经济论坛关于水与第四次工业革命的报告讨论了其中一些举措。尽管许多举措复杂、成本高昂且难以实施,但技术和材料的进步或许能让从空气中取水成为未来应对水资源短缺的方式之一,尤其适用于内陆地区、基础设施有限的地区或遭受自然灾害的地区。

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