MIT เปิดตัวอุปกรณ์ Ultrasonic ดึงน้ำจากอากาศเร็วขึ้น 45 เท่า ความหวังใหม่ในโลกที่กำลังแห้งลง

แม้จะอยู่ในพื้นที่แห้งแล้งที่สุดของโลก อากาศรอบตัวเราก็ยังมีไอน้ำแทรกอยู่เสมอ ความชื้นเล็กน้อยในอากาศก็สามารถถูกเปลี่ยนให้กลายเป็นน้ำดื่มได้หากใช้สารหรือวัสดุที่เหมาะสม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์พยายามพัฒนาวัสดุดูดซับความชื้นคล้ายฟองน้ำที่มีศักยภาพสำหรับการ ‘เก็บเกี่ยวน้ำจากอากาศ’ (Atmospheric Water Harvesting: AWH)

แต่เทคโนโลยีนี้ยังติดอุปสรรคสำคัญ คือขั้นตอน ‘สกัดน้ำออกจากวัสดุ’ ที่ต้องพึ่งความร้อนสูง โดยพึ่งพาความร้อนจากดวงอาทิตย์เพื่อทำให้โมเลกุลน้ำระเหยออกจากวัสดุและกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ ซึ่งกินเวลานานหลายชั่วโมงหรือเป็นวันกว่าจะได้หยดน้ำจริง ๆ

คลื่นเสียง Ultrasonic นวัตกรรมที่ช่วย ‘เขย่าน้ำ’ ออกอย่างรวดเร็ว

งานวิจัยล่าสุดจากทีมวิศวกร MIT ได้ค้นพบวิธีการที่จะสกัดน้ำออกจากวัสดุดูดซับความชื้นจากอากาศได้อย่างรวดเร็วโดย ‘คลื่นอัลตราโซนิก’ (Ultrasonic Waves) เพื่อ ‘เขย่า’ น้ำเหล่านั้นออกมาแทน โดยเมื่อวางวัสดุดูดซับบนอุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้น คลื่นเสียงจะถูกปรับจูนให้ตรงกับจังหวะที่ทำให้โมเลกุลน้ำในวัสดุสั่นตัวและดีดออกมาเป็นหยดน้ำ ทีมงานพบว่าอุปกรณ์นี้สามารถสกัดน้ำได้ภายในไม่กี่นาที

กลไกนี้อาศัยหลักการที่คลื่นอัลตราซาวด์สามารถทำลายพันธะอ่อน ๆ ระหว่างโมเลกุลน้ำกับพื้นผิววัสดุ เมื่อความถี่ถูกต้อง น้ำที่เคยเกาะแน่นก็เหมือนถูกปลดล็อก ทีมวิจัยพบว่าอัตราการสกัดน้ำเร็วขึ้น ประมาณ 45 เท่า เมื่อเทียบกับวิธีใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นมาตรฐานเดิมของระบบ AWH

ทำงานอัตโนมัติทั้งวันโดยใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย

แม้อุปกรณ์อัลตราโซนิกจะต้องใช้แหล่งพลังงาน แต่ทีมวิจัยพบว่าแค่โซลาร์เซลล์ขนาดเล็กก็เพียงพอสำหรับการขับเคลื่อนทั้งระบบ โซลาร์เซลล์สามารถทำหน้าที่เป็นตัวตรวจจับความชื้นในตัว เมื่อวัสดุดูดซับเต็ม ระบบจะเปิดการสั่นโดยอัตโนมัติ จากนั้นปล่อยน้ำออกมา แล้วเริ่มรอบใหม่ทันที

จากเดิมที่ระบบต้องรอรอบเวลากลางคืนและกลางวัน ตอนนี้อุปกรณ์สามารถทำงานได้หลายครั้งต่อวัน เพิ่มปริมาณน้ำที่ผลิตได้อย่างมหาศาล โดยใช้พลังงานเพียงเศษเสี้ยวของระบบแบบเก่า

ความหวังใหม่ในโลกที่กำลังแห้งลง

ผู้คนต่างมองหาวิธีเก็บเกี่ยวน้ำจากบรรยากาศซึ่งอาจเป็นแหล่งน้ำขนาดใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับภูมิภาคทะเลทรายและสถานที่ที่ไม่มีแม้แต่น้ำเค็มให้กลั่น 

Svetlana Boriskina หัวหน้านักวิจัยจากภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลของ MIT กล่าว "ตอนนี้เรามีวิธีที่จะสกัดน้ำคืนได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพแล้ว"

เธอมองว่านวัตกรรมนี้เปิดทางให้เกิดระบบ AWH รุ่นใหม่ที่เรียบง่ายแต่ทรงพลัง อาจเป็นแผงขนาดเท่าหน้าต่างหนึ่งบาน ด้านหน้าเป็นวัสดุดูดซับความชื้น ด้านหลังเป็นโมดูลอัลตราโซนิก และใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์เพียงเล็กน้อย สามารถสร้างเป็นอุปกรณ์รุ่นใหม่ที่อาจติดตั้งตามบ้านเรือนหรืออาคารที่ใช้งานได้ในพื้นที่แห้งแล้งหรือชุมชนที่ไม่มีแหล่งน้ำเลย

เทคโนโลยีนี้ยังอยู่ในช่วงตั้งไข่ แต่ศักยภาพของมันชัดเจนมาก เพราะมันไม่ใช่แค่การสกัดน้ำให้เร็วขึ้น แต่เป็นการออกแบบใหม่ทั้งกระบวนการเก็บเกี่ยวน้ำจากอากาศให้แม่นยำ ประหยัดพลังงาน และทำซ้ำได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งอาจเป็นหนึ่งในกุญแจสำคัญต่อความมั่นคงด้านน้ำในโลกอนาคต

อ้างอิง: MIT News