〈地球氣候〉憑空抽水!捕集空氣的水分制旱

汪中和 / 中央研究院研究員 2022/07/13 11:50 點閱 1276 次

水是地球上最豐富的資源,覆蓋了地球70%以上的表面積;尤其僅占地表水儲量2.75%的淡水,更是所有生物生存最基本、最重要的物質。

用水是基本人權

聯合國清楚的指出,獲得乾淨安全的飲用水是一項基本人權。然而,隨著我們邁入21世紀,氣候變化、全球衝突和人口過剩,破壞世界許多地區的供水穩定;如今全球有四分之一的人口,根本無法享有這項基本的人權。根據世界衛生組織的數據,每年超過50萬人因飲用水不足或嚴重汙染而死亡。因此如何克服飲用水不足又汙染的困境,是當前十分迫切需要解決的關鍵問題。

地球大氣層含有13兆噸的水氣,即使是在最乾燥的沙漠,空氣中也會有一些水分,關鍵在於如何獲取這些水分。捕獲大氣水分的一大優點是不需要建造運輸管道,可以就地直接使用。缺點當然就是能提供的水量有限,從每日數十公升到1萬公升,僅能滿足小規模的需求。

憑空抽水可能聽起來像科幻小說,但這項技術實際上比看起來要簡單得多。現在,有多種創新科技為缺水危機帶來一線曙光。

空氣捕水的技術

第一種是在多霧的地區,藉由類似蜘蛛網的捕霧器將水氣收集在網眼中,蓄積到一定的量就會成為水滴,導引到收集槽裡。一張高4公尺,寬10公尺的網,每天可收集250升的水,足夠一家人使用。

第二種是盡量把夜間的露水保留起來,有的利用金屬或玻璃製成的面板,有的則使用具有高吸濕能力的細網,也有的使用具有獨特的分子結構的多孔隙金屬粉末,來收集凝結的露水,藉著重力或將粉末再次蒸發,將水滴集向底部的儲存槽。這兩種方式只需要自然力的運作,完全不需要使用電能,在荒蕪、沒有人煙的地區裡都可以架設使用。

吸收能源重複利用

第三種更進一步,透過太陽能板提供電力與熱能,經由裝設的風扇以及熱交換,提高空氣中的溼氣收集,集水時間就不限制在晚上,可以全天運作,水的產量當然也可以提升。只是安裝成本較高,也有使用壽命的問題。

第四種是利用可以吸收水份的溶液,沿著塔式設備的内壁流下,過程中溶液從空氣中吸取水份。這個吸了水份的溶液透過幫浦抽送到一個置於較高處的真空容器,然後利用太陽能將真空容器加溫,釋出吸收的水分,而吸水溶液可以回收重複使用。

靈活的集水系統

這些創新的解決方案受到青睞的特點,是在水資源日益緊張的時代,能夠建立分散式、按社區需要的集水系統;並且絕大部分的裝置簡單、實用、適應性強,可持續使用,搬動也十分靈活。對於生活條件困難的地區極有幫助,讓更多人有能力自己收集日常的用水。

臺灣四面環海,水是相當普遍的資源,可說是世界上少有的幸運之地。看看世界其他各處面對每天的用水,必須努力掙扎的困境,我們要加倍的惜福,更不可以隨意浪費珍貴的水資源。