乾旱時解決缺水的方案：從乾燥空氣捕捉水分靈感源自樹蛙和空氣鳳梨

2024-11-13 14:23 聯合新聞網／科技新報

（首圖來源：University of Nevada）

【文‧YAP KUO】

極端氣候除了會有致災性暴雨，也可能導致旱災。久旱缺水時若能設法將空氣水分轉為可用水源，對紓解旱象將極有幫助。最近美國內華達大學（University of Nevada）研發革命性技術，從「乾燥」空氣抽取珍貴水氣。論文發表於《美國國家科學院院刊》（PNAS）。

聯合國統計資料，全球約四分之一人口（20 億人）缺乏安全飲水。氣候變遷、人口增長及工業、農業生產，又加劇水資源壓力。極端氣候對乾旱地區的挑戰尤其嚴峻，原本匱乏的水源長期得不到補充，會導致水資源完全枯竭。

要從潮濕空氣分離水分相對容易，因只要降低溫度，就能使水氣凝結形成水滴。然而，從乾燥空氣抽水挑戰性相當高，因乾燥空氣水分子含量極低，難捕捉集中，導致即使消耗大量能量，抽水效率仍低。為了克服，科學家探索新材料與技術，提高從空氣收集水分的效率，以因應極端氣候導致的極度乾旱和水資源短缺。

靈感源自樹蛙和空氣鳳梨

內華達大學拉斯維加斯分校機械工程教授 H. Jeremy Cho 領導團隊，研發突破性技術，能從濕度極低的空氣抽取大量水分。新技術關鍵材料是水凝膠薄膜（hydrogel membrane），靈感源自生物，如樹蛙和空氣鳳梨等植物，都用類似表面構造將空氣水分轉成液態，再儲存在體內。Cho 博士技術是用薄膜將水捕捉至鹽溶液，再加工成飲用水或其他用途。

拉斯維加斯位於美國內華達州沙漠地區，是典型乾燥氣候，全年降雨量極低，平均相對濕度常低於 40%，夏季濕度甚至低於 10%。團隊在當地測試此「空氣取水系統」，結果濕度僅 10% 也有效。Cho 博士表示：「一平方公尺水凝膠薄膜每天可產生約一加侖水，濕度越高產水效率也越高。」

Cho 博士說：「自然界有許多值得學習的現象，我們正是從生物學得到啟發。」這套設備還結合光電系統，因拉斯維加斯每年 300 天是晴天，充足陽光就有充足能量，更降低產水成本。Cho 博士一起創立 WAVR Technologies 新創，生產這款從乾燥空氣取水的設備。內華達州水資源管理局一直努力減緩水資源枯竭，WAVR Technologies 有望成為解決永續性問題的關鍵。