美國麻省理工學院研究出一種新的霧氣取水系統(tǒng)

時間：2013-09-29 09:40:47 作者： 　來源：科學時報

面對日益緊張的淡水資源，人類不斷想出跨區(qū)域調(diào)水、海水淡化等方法，以此解決淡水供應(yīng)問題。近日，美國麻省理工學院（MIT）研究人員表示，他們研究出一種新的霧氣取水系統(tǒng)，可以將傳統(tǒng)的空氣取水效率提高5倍以上。

眾所周知，地球上的淡水含量僅占全球總水量的2.53%，其中68.7%屬于固體冰川，分布在難以利用的高山和兩極地區(qū)。目前，人類能直接利用的淡水取自地下水、湖泊淡水和河床水。然而，這些淡水資源正變得越來越稀缺，尤其是在沙漠和海島地區(qū)。

解決這些地區(qū)淡水供應(yīng)問題的傳統(tǒng)方法包括交通運輸和海水淡化兩種途徑。但是，交通運輸成本較高，海水淡化對鹽水稀少的地區(qū)并不適用，都無法廣泛使用。因此，人們開始尋找其它方法獲取淡水資源。

事實上，大氣中就富含淡水。據(jù)估算，大氣中含有大約14000立方米的水蒸氣，而地表的淡水總量不過1200 立方米。因此，科學家們就試圖從空氣中取水。

據(jù)了解，傳統(tǒng)的空氣取水技術(shù)主要分為兩種，一種是通過空氣冷卻器來實現(xiàn)。在濕空氣與表面溫度較低的冷卻器接觸的過程中，當溫度低于空氣露點溫度時，空氣中的水蒸氣就會凝結(jié)，從而在冷卻器表面產(chǎn)生一層水膜；另一種則是用吸濕性強的固體或液體干燥劑吸收空氣中的水分，再加熱解吸，凝結(jié)水蒸氣得到淡水。

中國和加拿大都曾研究出家用型空氣取水設(shè)備，它們的基本原理都是將過濾的空氣經(jīng)過壓縮機、制冷劑冷凝成露水，最后通過紫外線殺菌、活性炭凈化后制成飲用水。

但是，單純應(yīng)用制冷結(jié)露的方法能耗較大，能源利用效率較低，因此，并非最佳選擇。

2009年，德國弗勞恩霍夫?qū)W會下屬的界面工程處理和生物技術(shù)研究所研制出了一種利用吸濕/解吸方法的設(shè)備。這種設(shè)備完全依靠太陽能供電供熱，其核心技術(shù)是利用鹽水的吸濕作用吸收空氣中的水分。首先讓鹽水從一個塔形裝置頂部流下，并在這一過程中吸收空氣中的濕氣。然后將鹽水泵入一個數(shù)米高的真空容器，再利用太陽能加熱因吸收濕氣而被稀釋的鹽水，蒸餾出不含鹽的水分。

目前，該種方法的技術(shù)核心在于選擇何種吸濕/解吸材料，因為，它決定著能耗和效益的大小。

而此次美國麻省理工學院研究的空氣取水技術(shù)則是通過編織一張超大網(wǎng)絡(luò)，讓空氣中的細小水珠遇到網(wǎng)線后凝聚成大水珠而被收集。他們借鑒了某些沙漠昆蟲因風吹使霧珠圍著網(wǎng)絲表面旋轉(zhuǎn)而凝聚的原理，采用極細的不銹鋼作為網(wǎng)絲編織網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絲之間的縫隙約2倍于網(wǎng)絲的粗細，并在網(wǎng)絲表面涂上一種容易讓水珠下沉的化學涂料。研究人員對外表示，在輕霧條件下可以讓系統(tǒng)獲得10%以上的取水率。

無獨有偶，早在2011年，來自澳大利亞斯威本科技大學的愛德華·利納克爾也是利用了生物模擬技術(shù)，從生活在非洲納米布沙漠的納米布甲蟲身上獲得靈感，利用溫差讓空氣冷凝成水。

不過，在中國水利水電科學研究院水資源研究所室主任王建華看來，理論上有需要從空氣中取水的都是比較干旱的地方，空氣中的水分本就較少，能從空氣中溢出的淡水十分有限。而空氣濕度大的地區(qū)，江河徑流、地下水必然很豐富，又不需要空氣取水。因此，他認為，這種方法可適用的范圍很小。

“最重要的是，空氣取水的技術(shù)并不成熟，它的投入產(chǎn)出嚴重不成正比�！彼�表示，目前尚沒有一個地區(qū)的生產(chǎn)生活用水靠的是這類技術(shù)。

他告訴記者，評價一個地區(qū)水資源的豐富程度，主要看當?shù)厮�循環(huán)的更新能力�！耙驗橛辛颂�陽，地表水量始終處于循環(huán)的狀態(tài)。因此，只要人類的使用控制在水循環(huán)更新的范圍之內(nèi)，水資源并不會真的枯竭�！蓖踅ㄈA坦言，“即便面臨水資源緊張的問題，與其從空氣取水，不如人人節(jié)約用水來得實際�！�