بيوت العنكبوت والخنافس تلهم الباحثين لطريقة جمع المياه العذبة من الهواء.. غير مكلفة وصديقة للبيئة
تطوير ورق فائق المقاومة للماء وتصميم سطح ذكي قابل للضبط يلتقط الماء من الهواء ويزيل الرطوبة منه بأقل استهلاك للطاقة
يقوم فريق من الباحثين بتصميم أنظمة جديدة لالتقاط بخار الماء الموجود في الهواء وتحويله إلى سائل.
أستاذ جامعة واترلو مايكل تام ودكتوراه، قام الطالبان يي وانغ ووينان تشاو بتطوير إسفنجات أو أغشية ذات مساحة سطحية كبيرة تلتقط الرطوبة باستمرار من البيئة المحيطة بها، يناقش تام وفريقه في مجلة Nature Water العديد من التقنيات الجديدة الواعدة لجمع المياه وتنقيتها.
تقليديا، المياه العذبة للاستهلاك من الأنهار والبحيرات والمياه الجوفية والمحيطات (مع معالجتها)، إن التقنيات الحالية التي يطورها الدكتور تام مستوحاة من الطبيعة لحصاد المياه من مصادر بديلة حيث يواجه العالم تحديًا خطيرًا يتمثل في ندرة المياه العذبة.
لا يحتاج العنكبوت للذهاب إلى النهر للشرب
وقال تام، رئيس الأبحاث الجامعية في مجال الغرويات الوظيفية والمواد النانوية المستدامة: “إن شبكة العنكبوت هي أعجوبة هندسية”، “تلتقط الشبكة الماء بكفاءة، ولا يحتاج العنكبوت للذهاب إلى النهر للشرب، لأنه يحبس الرطوبة من الهواء”.
وبالمثل، لا تتمتع خنافس صحراء ناميب بسهولة الوصول إلى الماء، ولكنها تحصل على الماء من الهواء الرقيق عن طريق الميل إلى الريح لالتقاط قطرات الماء من الضباب باستخدام دروعها الواقية من الجسم، وهذا يسمح للرطوبة بالتراكم والتنقيط في أفواههم.
تصميم بنية سطحية مماثلة باستخدام مستحلب الشمع المثبت بالسليلوز
ويشارك تام ومجموعته البحثية في هندسة الأسطح المحاكاة الحيوية من أجل الحصاد المستدام للمياه، إحدى التقنيات التي يصممها تام تسمى حصاد المياه في الغلاف الجوي، لتقليد البنية السطحية الفريدة للخنفساء، يقوم فريق تام البحثي بتصميم بنية سطحية مماثلة باستخدام مستحلب الشمع المثبت بالسليلوز لتصنيع الأسطح التي تجذب قطرات الماء الصغيرة بينما تطلق قطرات أكبر بسرعة.
تطوير ورق فائق المقاومة للماء
تعمل تام باستخدام مواد خالية من الكربون، مثل المواد الطبيعية والنباتية، لتطوير تقنيات مستدامة. تعمل مجموعته البحثية على تطوير تقنيات يمكنها التقاط قطرات الماء وصدها من خلال تسخير قوة علوم الواجهات البينية وتكنولوجيا النانو.
لقد نجح في تطوير ورق فائق المقاومة للماء، كما أنه يقوم بتصميم سطح ذكي وقابل للضبط يلتقط الماء من الهواء ويزيل الرطوبة منه بأقل استهلاك للطاقة.
تعمل أنظمة التبخر الشمسية على حصاد الطاقة الشمسية مباشرة ، وامتصاص الماء وتوليد بخار جديد قابل للتحصيل من خلال التبخر، ألهمت هياكل الفطر الفريدة التصاميم الهيكلية الذكية للتبخر الشمسي.
إن أنظمة توليد المياه العذبة المقترحة غير مكلفة، وموفرة للطاقة، وصديقة للبيئة.
