Atmosferden İçme Suyu Elde Etmek

Yeryüzünün pek çok bölgesinde insanlar temiz suya erişmekte güçlük geçiyor. Üstelik küresel iklim değişikliği ve insan etkinlikleri sebebiyle gelecekte durumun daha da kötüleşme ihtimali var. Bu soruna çare bulmak için çalışmalar yapan Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesinden Prof. Dr. Omar Yaghi ve arkadaşları, atmosferden su buharı toplayarak içme suyu üreten bir cihaz geliştirdi. Güneş enerjisiyle çalışan cihaz havadaki nem oranının aşırı derecede düşük olduğu çöllerde bile 24 saat boyunca kesintisiz su toplayabiliyor.

Metallerden ve organik moleküllerden oluşan metal organik kafesler (MOF) boşluklu yapılarıyla ve çok büyük yüzey alanına sahip olmalarıyla bilinir. Öyle ki küp şeker büyüklüğünde bir MOF’nin yüzey alanı yaklaşık olarak altı futbol sahasınınki kadardır. Gazlar ve sıvılar kolaylıkla MOF’lerin yüzeyine tutunur. Ayrıca malzeme hafifçe ısıtıldığında yakaladığı maddeleri hızla geri salar. Günümüzde hidrojen yakıtlı araçlar için hidrojen depoları geliştirmek, fabrika bacalarından yayılan karbondioksiti toplamak ya da metanı depolamak gibi çeşitli alanlarda MOF’lerin ne ölçüde yararlı olacağıyla ilgili araştırmalar yapılıyor. Araştırmacılar da atmosferden suyu toplamak için MOF’lerden yararlanmışlar.

MOF-177 olarak adlandırılan bir tür metal organik kafes molekülü

Geliştirilen cihaz aslında türünün ilk örneği değil. Aynı araştırma grubu 2017 yılında da yine MOF’lerin kullanıldığı, atmosferden su toplayan bir cihaz geliştirmişti. Ancak yeni versiyon eskisine göre çok daha verimli çalışıyor. Bu durumun birkaç sebebi var. Eski versiyonda MOF-801 olarak adlandırılan zirkonyumlu metal organik kafes molekülleri kullanılıyordu. Yeni versiyondaysa MOF-303 kullanılıyor. Alüminyum içeren bu MOF’nin su tutma kapasitesi MOF-801’inkinden %30 daha yüksek. MOF-303’ün bir diğer önemli özelliği de çok hızlı bir biçimde su tutup salabilmesi. Malzeme sadece 20 dakika içinde bir döngüyü tamamlayabiliyor.

Yeni versiyonun bir diğer önemli özelliği eskisinin aksine pasif değil aktif bir biçimde çalışması. Eski versiyon sadece gece vakti açık havaya maruz bırakılıyor, gündüz vakti de güneş altında tutularak MOF’nin ısınması ve tuttuğu suyu bırakması bekleniyordu. Yeni cihazdaysa MOF’nin maruz kaldığı hava miktarını artırmak için güneş enerjisiyle çalışan fanlar kullanılıyor. Böylece malzeme çok daha kısa süre içinde çok daha fazla su tutabiliyor. Üstelik güneş panelleri ufak ısıtıcılara enerji sağlayarak tutulan suyun bırakılmasına da katkıda bulunuyor. Cihazın üzerindeki güneş panelleriyle bağlantılı piller, cihazın hiç durmaksızın gece gündüz çalışabilmesini sağlıyor.

Araştırmacılar, ürettikleri prototip cihazla Mojave Çölü’nde yaptıkları testler sırasında, kullanılan her bir kilogram MOF başına bir günde 0,7 litre su elde etmeyi başarmışlar. Hava sıcaklığının 25˚C’nin üzerinde, havadaki nem oranının da %7 civarında olduğu en kurak günlerde bile cihaz her bir kilogram MOF başına 0,2 litre su üretmeyi başarmış. Araştırmacılar daha nemli ortamlarda her bir kilogram MOF başına günde 1 litre civarında su elde etmenin mümkün olabileceğini belirtiyorlar. Örneğin mikrodalga fırın büyüklüğünde bir cihazla günde 7-10 litre, ufak bir buzdolabı büyüklüğünde bir cihazlaysa günde 200-250 litre su üretmek mümkün olabilir.

Prof. Dr. Yaghi, geliştirdikleri cihazın endüstriyel ölçekte üretimini ve satışını yapmak için bir şirket kurmuş. Yakın gelecekte mikrodalga büyüklüğünde su toplayıcıları üretip satmayı planlıyorlar. Şirketin bir diğer amacıysa birkaç yıl içinde güneş panellerinden ve şebeke elektriğinden enerji alarak çalışan, günde 20.000 litre su üretebilecek devasa bir tesis kurmak.

Geliştirilen teknolojinin, su kıtlığı yaşanan bölgelerdeki insanların temiz su ihtiyacına çare olması bekleniyor.