Pemanen air bertenaga surya baru yang dikembangkan oleh KAUST menggunakan siklus mandiri yang terinspirasi oleh proses tanaman alami untuk mengekstraksi air secara efisien dari udara, tidak memerlukan perawatan manual dan menjanjikan solusi air yang terjangkau untuk wilayah kering.

Bahkan di wilayah kering di dunia, biasanya ada sedikit kelembapan di udara. Kelembapan ini berpotensi menyediakan air penting untuk minum dan irigasi. Namun, mengekstraksi air dari udara merupakan tantangan. Para peneliti KAUST telah mengembangkan teknologi baru yang dapat secara konsisten mengekstraksi berliter-liter air dari udara tipis setiap hari tanpa memerlukan perawatan manual yang teratur.

Memanen air dari udara bukanlah ide baru, atau bahkan teknologi baru, tetapi sistem bertenaga surya yang ada saat ini rumit.

Pemanen bertenaga surya bekerja dalam siklus dua tahap. Bahan penyerap pertama-tama menangkap air dari udara, dan setelah jenuh, sistem disegel dan dipanaskan dengan sinar matahari untuk mengekstrak air yang ditangkap. Pergantian antara dua tahap tersebut memerlukan tenaga kerja manual atau sistem peralihan, yang menambah kerumitan dan biaya. Pemanen baru yang dikembangkan di KAUST tidak memerlukan keduanya — ia secara pasif berganti-ganti antara dua tahap sehingga dapat berputar terus-menerus tanpa intervensi.

Desain Inovatif Terinspirasi oleh Alam

“Inspirasi awal kami datang dari pengamatan proses alami: khususnya bagaimana tanaman secara efisien mengangkut air dari akar ke daun melalui struktur khusus,” kata postdoc Kaijie Yang, yang memimpin penelitian tersebut.

Hal ini memberi tim ide kunci untuk sistem baru mereka. “Dalam sistem kami, jembatan transportasi massal memainkan peran penting sebagai penghubung antara ‘bagian terbuka’ untuk penangkapan air atmosfer dan ‘bagian tertutup’ untuk produksi air tawar,” jelas Yang.

Jembatan pengangkut massa merupakan kumpulan mikrokanal vertikal yang diisi dengan larutan garam yang menyerap air. Larutan garam yang kaya air ditarik ke atas kanal oleh aksi kapiler yang sama yang menarik air ke atas batang tanaman, dan kemudian larutan garam pekat berdifusi kembali ke bawah untuk mengumpulkan lebih banyak air. “Dengan mengoptimalkan pengangkutan massa dan panas dalam sistem, kami meningkatkan efisiensi dan efektivitasnya,” kata Tingting Pan, postdoc lain yang mengerjakan proyek tersebut.

Selama pengujian sistem di Arab Saudisetiap meter persegi menghasilkan 2-3 liter air per hari selama musim panas, dan sekitar 1-3 liter per hari di musim gugur. Selama pengujian, tim menjalankan sistem selama beberapa minggu tanpa perlu perawatan. Mereka juga menunjukkan bahwa sistem tersebut dapat digunakan sebagai sumber air langsung untuk mengairi kubis Cina dan pohon gurun.

“Bahan yang kami gunakan adalah kain yang menyerap air, garam higroskopis berbiaya rendah, dan rangka berbahan dasar plastik. Kami memilih bahan tersebut karena harganya terjangkau dan tersedia, jadi kami mengantisipasi biayanya terjangkau untuk aplikasi skala besar di daerah berpendapatan rendah,” kata Qiaoqiang Gan, salah satu penulis senior studi tersebut.

Referensi: “Ekstraktor air atmosfer bertenaga surya untuk pembangkitan dan irigasi air tawar di luar jaringan” oleh Kaijie Yang, Tingting Pan, Nadia Ferhat, Alejandra Ibarra Felix, Rebekah E. Waller, Pei-Ying Hong, Johannes S. Vrouwenvelder, Qiaoqiang Gan dan Yu Han, 24 Juli 2024, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038/s41467-024-50715-0