Özellikle acil durumlar için geliştirilen süngerimsi cihaz, %30 ila %90 arasındaki geniş bir nem aralığında ve 5 – 55 Santigrat derece arasındaki sıcaklıklarda etkili olabiliyor.
RMIT Üniversitesi‘nden (Melbourne) kıdemli araştırmacı Dr. Derek Hao; bu buluşun, rafine edilmiş balsa ağacının doğal süngerimsi yapısına dayandığını belirtiyor. Bu ağaç, atmosferden su emmek ve serbest bırakmak üzere doğal olarak süngerimsi bir yapıya sahip. Araştırma ekibinin geliştirdiği ahşap bazlı kompozit; kubbe kapaklı ve kirliliği önleyici tepsili bir bardağa, ayrıca bir soğutma mekanizması ve güneş enerjisiyle çalışan bir etkinleştirme sistemine tam olarak oturacak şekilde tasarlanmış. Süngerimsi malzemenin içine konulduğu bu düzeneğin fotoğrafını, aşağıda görebilirsiniz.
“Dünyada milyarlarca insan içilebilir suya erişimden yoksun ve her yıl milyonlarca insan su yoluyla bulaşan hastalıklar nedeniyle hayatını kaybediyor,” diyor RMIT Üniversitesi Fen Fakültesi’nde malzeme bilimci ve çevre mühendisi olan Hao. Çalışmanın iletişim yazarlarından olan Hao, bu araştırmayı Zhejiang A&F Üniversitesi’nden Dr. Junfeng Hou liderliğinde, Çin’deki beş araştırma kurumu ile iş birliği içinde gerçekleştirdiklerini belirtiyor.
Hao’nun açıklaması şöyle devam ediyor: “Ekibimiz, ahşabın süngerimsi iskeleti, lityum klorür, demir oksit nanoparçacıkları, karbon nanotüp tabakası ve diğer özel bileşenlerden oluşan bir cihaz icat etti,”
Ekip, cihazın farklı çevresel koşullar altındaki su toplama ve salma performansını doğru şekilde tahmin ve optimize etmek için yapay zekâ kullanmış.
Doğal afetler sonrası su kaynaklarının tehlikeye girdiği durumlarda acil çözüm sağlayabilir
Henüz erken aşamadaki bir laboratuvar prototipi olan süngerimsi malzeme, bardağın kapağı açıkken atmosferden nem emiyor. Güneş ışığı altında kapak kapatıldığında ise, su bardağın içine salınıyor. Laboratuvar koşullarında, havadan su üreten cihaz, %90 bağıl nemde her bir gram malzeme başına yaklaşık 2 mililitre su emmiş ve güneş ışığı altında 10 saat içinde neredeyse tüm suyu serbest bırakmış. Bu, çoğu bilinen yöntemden daha yüksek verim ve daha düşük maliyet anlamına geliyor. Her biri 0,8 gram ağırlığında dokuz sünger küpüyle toplam 15 mililitre su emilip bardağa aktarılabiliyor.
Hou, “Açık hava testlerinde cihazımız, gece boyunca gram başına 2,5 mililitre su yakaladı ve gündüz saatlerinde çoğunu serbest bırakarak günlük %94 su toplama verimliliği sağladı,” diyor. “%30 nem seviyesinde ise cihaz, gram başına yaklaşık 0,6 mililitre su emmiş.
Bu gönderiyi Instagram’da gör
Bu sonuçlar, cihazın şebekeden bağımsız ve güneş enerjisiyle çalışan su toplama sistemlerinde kullanım potansiyelini ortaya koyuyor.”
Hao, doğal ahşabın bir temel yapı olarak kullanılmasının sadece maliyetleri düşürmekle kalmadığını, aynı zamanda yapısal bütünlük sağladığını ve gözenekli mimarisi sayesinde suyun taşınmasını iyileştirdiğini söylüyor: “Bu özellikler, malzemenin büyük miktarlarda üretilmesini ve uzak ya da kurak bölgelerde su toplama gibi gerçek dünya uygulamalarında kullanılmasını mümkün kılıyor,” dedi.
Hao şöyle devam ediyor: “Cihaz, − 20 Santigrat’ta 20 gün boyunca saklandıktan sonra bile esnekliğini ve su emme işlevini korudu; bu da mükemmel bir donma direnci gösterdiğini ortaya koyuyor. Nem emme ve bırakma performansı, arka arkaya yapılan 10 döngü boyunca stabil kaldı ve verimlilikte %12’den az bir düşüş gözlemlendi.”
Hao, bu modüler yeniliğin ölçeklendirilip optimize edilebilmesi hâlinde, cihazın özellikle doğal afetler sonrası su kaynaklarının tehlikeye girdiği acil durum senaryoları için çok uygun olacağını söylüyor. “Mevcut gösterim ünitesinin boyutu 15 milimetreküptür. Daha büyük bir ünite hazırlamak çok kolay olur ya da bu üniteleri bir araya getirerek bir dizi oluşturabiliriz,” diyor.
Kitlesel üretim ve uygun maliyet düşünülerek geliştirildi
“Cihazın yalnızca güneş ışığını kullanarak atmosferden içilebilir su elde edebilmesi, geleneksel su kaynaklarının kullanılamaz hâle geldiği afet bölgelerinde onu son derece değerli kılıyor. Sistem taşınabilir olması ve yenilenebilir enerjiye dayanması sayesinde, bu tür koşullarda uygulanabilirliğini daha da artırıyor.”
Hao, bu malzemenin ölçeklenebilirlik ve uygun maliyet düşünülerek tasarlandığını vurguluyor: “Ana bileşen olan balsa ağacı yaygın olarak bulunuyor, biyolojik olarak parçalanabilir ve düşük maliyetli. Ayrıca üretim süreci de karmaşık değil. Bu da kitlesel üretimi mümkün kılabilir. Cihazın birçok çevresel koşulda ve birden fazla döngü boyunca gösterdiği kararlı performans, uzun ömürlü ve ekonomik olduğunu gösteriyor.”
Hao, ekibin şu anda potansiyel endüstri ortaklarıyla, pilot ölçekli üretim ve sahada kullanım için görüşmeler yürüttüğünü ve cihazın modüler havadan su toplama sistemlerine entegre edilmesini planladıklarını açıklamış. “Güneş panelleriyle birlikte termal enerji depolama sistemlerinin entegrasyonu, özellikle güneş ışığının düzensiz olduğu bölgelerde 24 saatlik sürekli çalışmayı mümkün kılabilir” diyor.
Ayrıca bağıl nem, sıcaklık ve güneş ışığı şiddetini izlemek üzere Nesnelerin İnterneti (IoT) sensörleri kullanılarak geliştirilecek otomatik kontrol sistemlerinin, su toplama döngülerini daha da optimize edebileceğini belirtiyor. “Çalışmada kullanılan yapay zekâ destekli tasarıma dayanarak, yeni malzeme kombinasyonlarını tarayabilecek ve uzun vadeli su emme-bırakma performansını öngörebilecek daha gelişmiş tasarım platformları geliştirilebilir.” diyor.
Aşağıdaki haberler de ilginizi çekebilir:
Plastik Şişeleri İçme Suyu Filtresine Dönüştüren Doğa Dostu Kapaklar
Virüs Geçirmeyen Taşınabilir İçme Suyu, Lavabo ve Duş Sistemi
Görsel: RMIT Australia
