Στόχος είναι να περιοριστεί η ανάγκη για ενεργοβόρα συστήματα ψύξης στα κτίρια.
Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Σίδνεϊ και της νεοφυούς εταιρείας Dewpoint Innovations ανέπτυξαν με τη βοήθεια νανοτεχνολογίας ένα πολυμερές υλικό που λειτουργεί ως μια επίστρωση σε κτίρια, ως ένα είδος βαφής, που μπορεί να ψύχει παθητικά τα κτίρια και να συλλέγει νερό απευθείας από τον αέρα χωρίς καμία κατανάλωση ενέργειας.
Η εφεύρεση αυτή θα μπορούσε να βοηθήσει σημαντικά στην αντιμετώπιση της παγκόσμιας έλλειψης νερού και να μειώσει την ανάγκη για ενεργοβόρα συστήματα ψύξης στα κτίρια.
Η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής την καθηγήτρια Κιάρα Νέτο από το Ινστιτούτο Νανοεπιστημών του Πανεπιστημίου του Σίδνεϊ και τη Σχολή Χημείας δημιούργησε μια πορώδη πολυμερική επίστρωση που αντανακλά έως και το 97% του ηλιακού φωτός και ακτινοβολεί τη θερμότητα στην ατμόσφαιρα διατηρώντας τις επιφάνειες έως και έξι βαθμούς Κελσίου ψυχρότερες από τον περιβάλλοντα αέρα, ακόμη και υπό άμεσο ηλιακό φως.
Αυτή η ψύξη δημιουργεί τις ιδανικές συνθήκες ώστε οι υδρατμοί της ατμόσφαιρας να συμπυκνώνονται σε σταγονίδια πάνω στην επιφάνεια όπως συμβαίνει με τον ατμό που συμπυκνώνεται στον καθρέφτη του μπάνιου.
«Η τεχνολογία αυτή όχι μόνο προωθεί την επιστήμη των “δροσερών στεγών”, αλλά ανοίγει τον δρόμο για βιώσιμες, χαμηλού κόστους και αποκεντρωμένες πηγές καθαρού νερού, μια κρίσιμη ανάγκη απέναντι στην κλιματική αλλαγή και τη διαρκώς αυξανόμενη λειψυδρία» λέει η Νέτο. Σε μια μελέτη διάρκειας έξι μηνών στην οροφή του Sydney Nanoscience Hub η ομάδα διαπίστωσε ότι μπορούσε να συλλέγει δροσιά για το 32% του έτους, παρέχοντας έτσι σταθερή και προβλέψιμη πηγή νερού ακόμη και χωρίς βροχοπτώσεις.
Υπό ιδανικές συνθήκες η επίστρωση μπορεί να παράγει έως και 390 mL νερού ανά τετραγωνικό μέτρο την ημέρα ποσότητα αρκετή ώστε μια επιφάνεια 12 τ.μ. να καλύψει τις ημερήσιες ανάγκες σε πόσιμο νερό ενός ατόμου. Η μελέτη που δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση «Advanced Functional Materials» δείχνει ότι η παθητική ψύξη και η συλλογή νερού από την ατμόσφαιρα μπορούν να ενσωματωθούν σε υλικό τύπου βαφής για ευρεία εφαρμογή.
Μεγαλύτερες επιφάνειες εφαρμογής σημαίνουν ότι η τεχνολογία μπορεί να έχει πολλαπλές βιομηχανικές χρήσεις:
παροχή νερού για ζώα
καλλιέργεια φυτών υψηλής αξίας
συστήματα ψεκασμού δροσισμού
ή ακόμη και παραγωγή υδρογόνου (ηλεκτρόλυση απαιτεί περίπου 9 λίτρα νερού ανά κιλό υδρογόνου
Ψύξη πόλεων σταγόνα τη σταγόνα
Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές λευκές βαφές, οι πορώδεις επιστρώσεις κατασκευασμένες από πολυβινυλιδενοφθορίδιο-συμπολυμερές εξαφθοροπροπενίου (PVDF-HFP) δεν βασίζονται σε ανακλαστικές χρωστικές όπως το διοξείδιο του τιτανίου.
«Ο σχεδιασμός μας επιτυγχάνει υψηλή ανακλαστικότητα μέσω της εσωτερικής πορώδους δομής, προσφέροντας ανθεκτικότητα χωρίς τα περιβαλλοντικά μειονεκτήματα των βαφών με χρωστικές. Αποφεύγοντας τα υλικά που απορροφούν υπεριώδη ακτινοβολία, υπερνικούμε το παραδοσιακό όριο στην ηλιακή ανακλαστικότητα, ενώ αποφεύγουμε τη θάμβωση μέσω διάχυτης αντανάκλασης. Ο συνδυασμός αυτός καθιστά το υλικό πιο λειτουργικό και αισθητικά αποδεκτό για πραγματικές εφαρμογές» εξήγησε ο Δρ. Μινγκ Τσιου, τεχνικός διευθυντής της Dewpoint Innovations, εκ των επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.
Κατά τη διάρκεια της εξάμηνης δοκιμής η ομάδα κατέγραφε ανά λεπτό δεδομένα για τη θερμοκρασία και τη συλλογή νερού επιβεβαιώνοντας σταθερή απόδοση χωρίς φθορά κάτω από τον έντονο αυστραλιανό Ήλιο σε αντίθεση με παρόμοιες τεχνολογίες που φθείρονται γρήγορα. Πέρα από τη συλλογή νερού οι επικαλύψεις αυτές μπορούν να μειώσουν το φαινόμενο της «αστικής θερμικής νησίδας» να περιορίσουν την ανάγκη για κλιματισμό και να προσφέρουν ανθεκτικές πηγές νερού σε περιοχές που πλήττονται από ζέστη και λειψυδρία.
«Αν και οι υγρές συνθήκες είναι ιδανικές, η δροσιά μπορεί να σχηματιστεί ακόμη και σε ξηρές ή ημι-άνυδρες περιοχές, όπου η νυχτερινή υγρασία αυξάνεται. Δεν πρόκειται να αντικαταστήσουμε τη βροχή αλλά να τη συμπληρώσουμε παρέχοντας νερό όταν και όπου άλλες πηγές είναι περιορισμένες» λέει η Νέτο.
Από το εργαστήριο στις στέγες
Για να μεταφερθεί η τεχνολογία από το εργαστήριο στην πράξη, η Dewpoint Innovations αναπτύσσει τώρα υδατοδιαλυτή έκδοση της βαφής, που μπορεί να εφαρμοστεί με ρολό ή ψεκασμό.
«Στη Dewpoint είμαστε περήφανοι που συνεργαζόμαστε με το Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ για να δώσουμε ζωή σε αυτή την καινοτομία συλλογής νερού από την ατμόσφαιρα, μέσω προηγμένων επιστρώσεων τύπου βαφής. Πρόκειται για μια επεκτάσιμη, ενεργειακά αυτόνομη λύση, που μετατρέπει τις στέγες και τις απομακρυσμένες εγκαταστάσεις σε αξιόπιστες πηγές καθαρού νερού, συμβάλλοντας στην αντιμετώπιση μιας από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της εποχής μας» δήλωσε ο Περζάαν Μέχτα διευθύνων σύμβουλος της εταιρείας.
Περισσότερα από δύο εκατομμύρια αυστραλιανά νοικοκυριά συλλέγουν ήδη βρόχινο νερό και όπως σημείωσε η καθηγήτρια Νέτο οι στέγες συλλογής δροσιάς θα μπορούσαν να συμπληρώσουν αυτά τα συστήματα. «Φανταστείτε στέγες που όχι μόνο παραμένουν δροσερές, αλλά παράγουν το δικό τους καθαρό νερό αυτή είναι η υπόσχεση της τεχνολογίας μας» τόνισε.
Η εμπορική της αξιοποίηση αποτελεί σημαντικό βήμα προς κλιμακώσιμες, φιλικές προς το περιβάλλον λύσεις για τη συλλογή νερού και την παθητική ψύξη με εφαρμογές στον αστικό σχεδιασμό, τη γεωργία, τις απομακρυσμένες κοινότητες και τις υποδομές πόλεων.
