ללמוד מהקקטוסים כיצד להפיק מים

מים מכסים חלק ניכר מהעולם, אך רק חלק קטן מהם מתאים בתור מי שתייה. למרות שלמדנו לשגר אנשים לחלל, הספקת מים לאוכלוסיית העולם עדיין מאתגרת את האנושות. נושא המחסור במים מוכר לנו היטב בישראל, אך עדיין מצבנו טוב יחסית לשאר העולם – בסופו של דבר כל תושבי ישראל מקבלים מים בברז הביתי. אך עבור קהילות רבות ברחבי העולם קיים מחסור אמתי במים.
לצד כל מיני פתרונות הנדסיים של פיתוח תשתיות, מאגרי מים, שאיבת מים והתפלת מים, ישנם גם מדענים המחפשים אחר שיטות חדשות להפיק מים; שיטות היכולות לתת מענה לאתגרים רבים שאיתם מתמודדת האנושות ולהפיק מים בעלויות נמוכות. אך לפעמים הפתרונות נמצאים במקומות מאוד מעניינים.

לא רק בני האדם מתמודדים עם המחסור במים, גם צמחים ובעלי חיים זקוקים למים. אנו יכולים לראות שבאזורים בהם ישנם מים בשפע, כמו ביערות הגשם של דרום אמריקה, שם הטבע משגשג במלוא עוצמתו, ואילו באזורים צחיחים אנו רואים פחות צמחייה ופחות בעלי חיים. אך מצד שני עדיין ישנם בעלי חיים וצמחים אשר הסתגלו לתנאים הצחיחים ופיתחו טכנולוגיות ביולוגיות על מנת להתמודד עם המחסור במים – האם אנו יכולים ללמוד מהם משהו?

דוגמה טובה לצמחים המתמודדים עם מחסור במים הם הקקטוסים הגדלים באזורים מדבריים ונאלצים לפתח דרכים יצירתיות על מנת להשיג את המים וגם לאגור אותם. חומר חדש אותו פיתחו המדענים לצורך איסוף מים קיבל השראה מאותם קקטוסים מדבריים. החומר החדש מיועד לאיסוף מים מהאוויר, גם ביום וגם בלילה. החומר החדש בעצם משלב יחדיו שתי טכנולוגיות שונות לאיסוף מים. הטכנולוגיות שבהן החומר משתמש הן ספיגת ערפל ואידוי סולרי; אלו הן אינו טכנולוגיות חדשות, אך זוהי הפעם הראשונה כי הן משתלבות למערכת אחת העושה את שתיהן בו זמנית.

איסוף ערפל – בשעות הלילה ישנם אזורים בהם ישנם ענני ערפל העשירים בטיפות מים. שימוש בציוד היכול לגרום לטיפות המים להתעבות ולהיאסף הוא שיטה ידועה להפוך ערפל למי שתייה.

אידוי סולרי – השיטה השנייה מתאימה לשעות היום. שיטה זו מתאימה לאזורי חוף בהם חום השמש גורם לאידוי המים, האידוי נאסף וכך אנו מקבלים מי שתייה. היתרון של השיטה הוא שהיא בעצם מתפילה את מי הים.

החומר החדש, אשר פותח במכון הטכנולוגי של קליפורניה CALTECH הוא הפעם הראשונה ששתי הטכנולוגיות משולבות ומאפשרות לנו לבנות מכשיר אחד לאיסוף מים המתאים גם ליום וגם ללילה.

כיצד זה עובד?

החומר החדש עובד באמצעות חומרים מיקרו-ננו אדריכליים; כלומר חומרים שהצורות שלהם מעניקות להם את התכונות המיוחדות שלהם. במקרה של החומר החדש מדובר בקרום בעל קוצים קטנים שעוצבו בהשראת קוצי הקקטוס. קוצים אלו מושכים טיפות מים מיקרוסקופיות הנישאות באוויר. טיפות המים מחליקות לאורך הקוץ עד לבסיסו ושם הטיפות המיקרוסקופיות מצטברות והופכות לכמות מים הנאגרת במתקן. וחשוב לציין שכל זה נעשה ללא שימוש באנרגיה.
“הקוצים“ של החומר עשויים מהידרוג‘ל, כלומר חומרים פולימריים הידרופיליים (מושכים מים באופן טבעי). בזכות הזעירות שלהם ניתן להדפיס אותם על גבי קרום דקיק. במהלך היום ההידרוג‘ל סופק את אנרגיית השמש על מנת לחמם את המים הלכודים מתחת לקרום. המים הופכים לאדים ומתעבים בחדש בצורה המאפשרת לאסוף אותם. בשעות הלילה קרום ההידרוג‘ל סופג את הלחות של הערפל.

כמה מים הקרום יכול לספוג? הניסויים אשר נערכו על חתיכות קרום בגודל של 55-125 סמ“ר הצליחו לאסוף 35 מיליליטר מים במהלך הלילה, ו 125 מיליליטר במהלך היום. אם תרצו ללמוד עוד על החומר ופוטנציאל השימוש בו תוכלו לקרוא עליו במגזין המדעי NATURE COMMUNICATIONS.