MIT เปิดตัว ‘Bubble Wrap’ นวัตกรรมผลิตน้ำดื่มจากอากาศ ทำงานได้แม้ในหุบเขามรณะ

ในยุคที่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทำให้หลายพื้นที่ทั่วโลกเผชิญกับปัญหาการขาดแคลนน้ำอย่างรุนแรง ข่าวคราวของนวัตกรรมที่สามารถสร้างทรัพยากรน้ำขึ้นมาได้เองจึงเป็นที่น่าจับตาเสมอ และล่าสุด ทีมนักวิจัยจาก Massachusetts Institute of Technology (MIT) ก็ได้เผยโฉมความสำเร็จครั้งสำคัญในวารสาร Nature Water กับเครื่องเก็บเกี่ยวน้ำ (Water Harvester) ที่อาจเป็นคำตอบสำหรับผู้คนนับล้าน

อุปกรณ์ชิ้นนี้มีโครงสร้างเรียบง่ายแต่ชาญฉลาด ประกอบด้วยวัสดุ ‘ไฮโดรเจล’ (Hydrogel) ซึ่งมีความสามารถในการดูดซับน้ำได้อย่างมหาศาล ถูกประกบอยู่ระหว่างแผ่นกระจกสองชั้นคล้ายหน้าต่าง แต่จุดตัดสินความสำเร็จของมันอยู่ที่การออกแบบพื้นผิวไฮโดรเจลให้เป็นโดมเล็กๆ เรียงต่อกันเหมือนแผ่นบับเบิ้ลกันกระแทก (Bubble Wrap) ที่เราคุ้นเคย

การออกแบบรูปทรงโดมนี้ช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวในการสัมผัสกับอากาศได้อย่างมหาศาล ทำให้มันสามารถดักจับและดูดซับไอน้ำจากบรรยากาศในเวลากลางคืนได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ เมื่อถึงเวลากลางวัน แสงแดดจะทำให้ไอน้ำที่ถูกกักเก็บไว้ในไฮโดรเจลระเหยออกมา แต่ด้วยสารเคลือบพิเศษบนผิวกระจกที่ช่วยรักษาความเย็นไว้ การควบแน่นจึงเกิดขึ้น เปลี่ยนไอน้ำให้กลายเป็นหยดน้ำบริสุทธิ์ ไหลลงสู่ท่อเก็บโดยอัตโนมัติ

เพื่อทดสอบขีดจำกัดของเทคโนโลยี ทีมวิจัยได้นำต้นแบบไปติดตั้งที่ หุบเขามรณะ (Death Valley) ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นสถานที่ที่ร้อนที่สุดในโลกและแห้งแล้งที่สุดในทวีปอเมริกาเหนือ ผลลัพธ์ที่ได้คือ อุปกรณ์สามารถผลิตน้ำดื่มได้ต่อเนื่องทุกวัน ในปริมาณ 57 ถึง 161.5 มิลลิลิตร (ประมาณ 1/4 ถึง 2/3 ถ้วย) ซึ่งเป็นตัวเลขที่น่าประทับใจอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาจากสภาพแวดล้อม และแน่นอนว่าในพื้นที่ที่มีความชื้นสัมพัทธ์สูงกว่านี้ ปริมาณน้ำที่ผลิตได้ก็จะเพิ่มขึ้นอีกหลายเท่าตัว

แก้ปัญหาสำคัญที่เคยเป็นจุดอ่อน

หนึ่งในความท้าทายที่สำคัญของเทคโนโลยีผลิตน้ำจากไฮโดรเจลในอดีต คือการปนเปื้อนของ ‘เกลือลิเธียม’ (Lithium salts) ซึ่งถูกเติมเข้าไปเพื่อช่วยเพิ่มคุณสมบัติการดูดซับน้ำ แต่เกลือเหล่านี้มักจะรั่วไหลปนมากับน้ำที่ผลิตได้ ทำให้ไม่ปลอดภัยต่อการบริโภค

ทีมวิจัย MIT ได้ก้าวข้ามอุปสรรคนี้ได้สำเร็จ ด้วยการเติมสารคงสภาพเกลือที่เรียกว่า ‘กลีเซอรอล’ (Glycerol) เข้าไปในไฮโดรเจล ซึ่งช่วยลดการรั่วไหลของเกลือลิเธียมให้อยู่ในระดับต่ำกว่า 0.06 ppm ซึ่งเป็นเกณฑ์ที่ปลอดภัยสำหรับการดื่มตามมาตรฐานของสำนักงานสำรวจธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา (USGS)

ความหวังของครัวเรือนทั่วโลก

แม้แผงผลิตน้ำขนาด 1 ตารางเมตร อาจยังไม่เพียงพอต่อความต้องการของทั้งครอบครัว แต่ด้วยการออกแบบที่เป็นแผงแนวตั้งและใช้พื้นที่น้อย ทำให้สามารถติดตั้งเรียงกันหลายแผงได้โดยไม่เปลืองพื้นที่ นักวิจัยประเมินว่า การใช้แผงขนาด 1x2 เมตร จำนวน 8 แผง จะสามารถผลิตน้ำได้เพียงพอต่อความต้องการพื้นฐานของหนึ่งครัวเรือน

เมื่อเทียบกับต้นทุนการซื้อน้ำดื่มบรรจุขวดในสหรัฐฯ อุปกรณ์นี้อาจคืนทุนได้ในเวลาไม่ถึงหนึ่งเดือน และมีอายุการใช้งานยาวนานอย่างน้อย 1 ปี

"เราจินตนาการว่าในอนาคต เราจะสามารถติดตั้งแผงเหล่านี้เรียงกันเป็นชุดใหญ่ได้ และมันใช้พื้นที่น้อยมาก" Xuanhe Zhao ศาสตราจารย์จาก MIT และหนึ่งในผู้ร่วมวิจัยกล่าว "ตอนนี้เราสามารถสร้างมันให้ใหญ่ขึ้น หรือต่อกันแบบขนาน เพื่อส่งมอบน้ำดื่มสะอาดให้กับผู้คนและสร้างผลกระทบเชิงบวกได้อย่างแท้จริง"

ก้าวต่อไปของทีมคือการนำอุปกรณ์ไปทดสอบในสภาพแวดล้อมที่ขาดแคลนทรัพยากรในรูปแบบอื่นๆ ทั่วโลก เพื่อเก็บข้อมูลประสิทธิภาพและพัฒนาให้เทคโนโลยีนี้กลายเป็นความหวังที่จับต้องได้สำหรับทุกคน

ที่มา: LiveScience