Tager et signal fra edderkoppespind, forskere fanger ferskvand med dampfangningssystem

Inspireret af hvordan dugdråber dannes på edderkoppespind, UCLA ingeniører og matematikere har designet et unikt og effektivt vanddampfangningssystem, der kan bruges til at producere rent, frisk vand, eller at genbruge industrivand, der ellers ville være spildt.

Deres system er en tæt række af parallelle bomuldstråde trukket lodret, med en jævn strøm af vanddråber, der flyder ned ad strengene. Opstigende vanddamp, skubbet opad af en ventilator, opfanges af "nettet" af vanddråber og kondenserer. Det resulterende vand flyttes derefter ind i en opsamlingsbeholder.

Forskerne rapporterede en 200 procent stigning i effektiviteten ved hjælp af denne metode sammenlignet med eksisterende teknologier designet til at opfange vanddamp.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Videnskabens fremskridt og omfatter en teoretisk model af systemet og eksperimentelle resultater fra en prototype.

Ud over at høste vand fra atmosfæren, metoden kunne bruges til at producere rent vand fra fordampning af spildevand med høj saltholdighed, såsom dem, der produceres fra olie- og gasproduktion, eller fra vandingsafstrømning.

Det kan også bruges til at opfange damp, der slipper ud fra køletårne ​​i kraftværker og industrianlæg. Det opfangede vand kunne derefter recirkuleres tilbage i kølesystemet.

"Den voksende globale bekymring over knapheden på ferskvand har motiveret udviklingen af ​​økonomisk gennemførlige måder at opfange vanddamp på, " sagde Sungtaek Ju, professor i mekanik og rumfartsteknik ved UCLA Samueli School of Engineering og hovedforsker af undersøgelsen. "Denne idé om at efterligne den naturlige regncyklus for at producere rent vand, kaldet 'befugtning-affugtningsprocessen, ' har eksisteret i et stykke tid. Imidlertid, at lave et sådant system, der er billigt at bygge og drive, har været en stor udfordring. Vores system er billigt, let og energieffektiv. Disse faktorer kan potentielt hjælpe med at overvinde udfordringerne for dets vedtagelse."

Nogle foreslåede vanddampfangstmetoder har brugt afkølet metal til at få vanddamp til at kondensere på en overflade. Men begrænsede overfladearealer, samt vægt, materiale- og fremstillingsomkostninger, har bremset deres adoption. Tilsvarende metoder, der bruger sprøjtedyser eller elektriske felter, bruger for meget elektricitet til at være levedygtige.

Et nøgleelement i UCLA-teamets system er dets evne til konsekvent at generere vanddråber af samme størrelse og konstant strømningshastighed. Disse vandperler gør det muligt for systemet effektivt at opfange vanddamp, uden at forårsage væsentligt trykfald, og dermed blæserens strømforbrug.

"De flydende perler danner stærkt buede overflader, der øger hastigheden, hvormed vanddamp diffunderer gennem luften, " sagde Abolfazl Sadeghpour, en kandidatstuderende i maskiningeniør fra UCLA og en medforfatter af undersøgelsen. "Simpelthen sagt, dette er analogt med en snebold, der ruller ned ad bakke. Perlerne opsamler vanddamp, mens de rejser ned. Og selvom en dråbe kan virke lille, tænk på en hel række af tråde, der arbejder konstant. Vanddampen, der høstes, kan tælle en hel del."