科學家設計近海水蒸氣捕捉裝置以從海洋空氣中採集城市飲用水
地球表面的70%以上被水覆蓋,但因為是鹹水而無法直接飲用。伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校(UIUC)的科學家們現在對一個假設的系統的可行性進行了建模,該系統可以從海洋表面以上捕獲水蒸氣,並將其凝結成大規模的新鮮飲用水。
水資源匱乏是一個持續存在的問題,隨著氣候變化使乾旱地區變得更加干燥,這個問題預計只會越來越嚴重。海洋擁有地球上所有水的96%,是一個巨大的潛在水庫,但由於其產生的有毒廢水,海水淡化是一個棘手的前景,難以擴大規模。
但是自然界已經有了一個相當有效的海水淡化系統–太陽不斷地加熱海洋表面,將水蒸發出來,當然,這些水會繼續變成雨水。在一項新的研究中,UIUC團隊設計了一種可能利用這一資源的方法。
該團隊建議,可以在離岸幾公里的地方建立一種水蒸氣收集與提取結構,從海洋表面上方捕獲富含水蒸氣的空氣。然後,這些空氣可以通過管道回到陸地,並在另一個裝置中凝結。然後,這些淡水可以被用於飲用、農業或其他任何地區需要的用途。據科學家們說,整個系統可以由海上風電場和陸地上的太陽能電池板提供動力。
研究人員評估了全球14個城市,包括阿布扎比、羅馬、洛杉磯和巴塞羅那,分析了根據這些地方的離岸大氣層可以提取多少水的可行性。這將涉及建立高100米(328英尺)、寬210米(690英尺)的水蒸氣提取結構。
根據他們的模型,科學家們發現這些設備每年可以產生376億到783億升的水,這取決於特定地點的條件。然後,研究小組根據每人每天300升水的假設用量,計算出需要多少個結構才能為每個城市的人口提供足夠的水。由此可見,少則兩個、多則10個單元就能為一個城市提供足夠的水。
該團隊說,這個解決方案相當優雅,因為它基本上像自然界的水循環一樣工作,區別在於水汽被引導到所需要的地方。雖然許多建議的飲用水源可能會隨著氣候變化的發展而變得不那麼可行,但這一方案卻可以做到表現穩定。
該研究的共同作者Afeefa Rahman說:”氣候預測顯示,海洋水汽通量只會隨著時間的推移而增加,提供更多的淡水供應。因此,我們所提出的想法在氣候變化下將是可行的。這為適應氣候變化提供了一個急需的有效方法,特別是對生活在世界乾旱和半乾旱地區的弱勢人群而言。”
當然,這個想法仍然是瘋狂的假設,但這是一個需要考慮的重要領域,進一步的研究可以進一步探索其可行性。
該研究發表在《科學報告》雜誌上。