استلهمت وردة, جهازًا جديدًا لجمع وتنقية المياه ، وعلى الرغم من كونه أكثر هندسية من السحر ، إلا أنه يعد بمثابة تحسن كبير في الأساليب الحالية. يمكن لمبنى يشبه الزهرة أن ينتج أكثر من نصف جالون من المياه في الساعة لكل متر مربع.
قد تكون الوردة واحدة من أكثر الرموز المميزة لهشاشة الحب في الثقافة الشعبية ، ولكن الآن يمكن أن تحمل الزهرة أكثر من مجرد قيمة رمزية.
جهاز جديد لجمع وتنقية المياه ، تم تطويره في جامعة تكساس في أوستن ، كان مستوحى من وردة ، وعلى الرغم من تصميمه أكثر من السحر ، إلا أنه يعد بمثابة تحسن كبير في الطرق الحالية. يمكن لمبنى يشبه الزهرة أن ينتج أكثر من نصف جالون من المياه في الساعة لكل متر مربع.
قام فريق بقيادة الأستاذ المساعد دونجلي (إيما) فان في قسم ووكر للهندسة الميكانيكية التابع لكلية كوكريل للهندسة بتطوير طريقة جديدة لتبخير الطاقة الشمسية لإنتاج المياه – وهي تقنية تستخدم الطاقة من أشعة الشمس لفصل الملح والشوائب الأخرى عن الماء من خلال تبخر.
في ورقة نشرت في العدد الأخير من مجلة Advanced Materials ، حدد المؤلفون كيف أن وردة الأوريغامي كانت مصدر إلهام لتطوير نوع جديد من نظام البخار الشمسي المصنوع من أوراق ورقية سوداء ذات طبقات في شكل بتلات. يتم ربط شكل الوردة ثلاثية الأبعاد ، الذي يتم تثبيته على أنبوب يشبه الجذع ، بجمع مياه غير معالجة من أي مصدر للمياه ، مما يجعل من السهل على الهيكل تجميع المزيد من السوائل والاحتفاظ بها.
عادةً ما تكون تقنيات تبخير الطاقة الشمسية الحالية باهظة الثمن وتنتج عنها نتائج محدودة. تستخدم طريقة الفريق مواد غير مكلفة محمولة وخفيفة الوزن. ويبدو أيضًا تمامًا مثل وردة بتلة سوداء في جرة زجاجية.
أولئك الذين هم على دراية يصفونها بدقة أكبر بأنها مجموعة محمولة بالبخار الشمسي يتم التحكم فيها من خلال الضغط المنخفض “unisystem”. لكن تشابهها مع الزهرة ليس صدفة.
وقال فان “كنا نبحث عن طرق أكثر فاعلية لتطبيق تقنية التبخير بالطاقة الشمسية لإنتاج المياه باستخدام ورق مصفى أسود مطلي بنوع خاص من البوليمرات يعرف باسم بولي برول”.
Polypyrrole هي مادة معروفة بخصائصها الحرارية ، مما يعني أنها جيدة بشكل خاص في تحويل الضوء الشمسي إلى حرارة حرارية.
قامت فان وفريقها بتجربة عدد من الطرق المختلفة لتشكيل الورقة لمعرفة ما هو الأفضل لتحقيق مستويات الاحتفاظ المثلى بالمياه. لقد بدأوا بوضع طبقات واحدة مستديرة من الورق المطلي مسطحة على الأرض تحت أشعة الشمس المباشرة.
أظهرت الصفائح المفردة الوعد كمجمعي مياه ولكن ليس بكميات كافية. بعد اللعب مع بعض الأشكال الأخرى . على الرغم من أنها لا تتعلق بالورود في حد ذاتها ، فإن “The Black Tulip” للمخرج Alexandre Dumas أعطاها فكرة محاولة استخدام شكل يشبه الزهرة ، واكتشفت أن الوردة مثالية. يسمح هيكلها لمزيد من أشعة الشمس المباشرة لضرب المواد الحرارية – مع انعكاسات داخلية أكثر – من الأشكال الزهرية الأخرى ، وكذلك توفير مساحة سطح موسعة لبخار الماء لتبدد من المواد.
يقوم الجهاز بتجميع المياه من خلال أنبوب يشبه الجذعية – يغذيها إلى هيكل على شكل زهرة في الأعلى. ويمكن أيضا جمع قطرات المطر القادمة من فوق. يجد الماء طريقه إلى البتلات حيث تقوم مادة البولي بروبيلين بتغليف الزهرة بتحويل الماء إلى بخار. الشوائب تنفصل بشكل طبيعي عن الماء عند تكثيفها بهذه الطريقة.
وقال Weigu Li : “لقد صممنا نظام تنقية لجمع المياه بحيث يشمل نقطة اتصال لمضخة ذات ضغط منخفض للمساعدة في تكثيف المياه بشكل أكثر فعالية”. مرشح في مختبر فان ومؤلف الرصاص على ورقة. “بمجرد تكثيفه ، تُصمم الجرة الزجاجية لتكون مدمجة وقوية وآمنة لتخزين المياه النظيفة.”
يزيل الجهاز أي تلوث من المعادن الثقيلة والبكتيريا ، ويزيل الملح من مياه البحر ، وينتج الماء النظيف الذي يلبي متطلبات الشرب القياسية التي وضعتها منظمة الصحة العالمية.
وقال لي “إن التصميم العقلاني والتصنيع منخفض التكلفة للمواد الحرارية الضوئية ثلاثية الأبعاد من اوريغامي يمثل أول نظام فريد من نوعه لتجميع البخار بالضغط الشمسي”. “هذا يمكن أن يلهم نماذج جديدة من تقنيات تبخير الطاقة الشمسية في إنتاج المياه النظيفة للأفراد والمنازل.”
المصدر :
المواد المقدمة من جامعة تكساس في أوستن. نشر الخبر في 29 ماي 2019.
