Жуки и кактусы вдохновили исследователей на новый способ получения воды из воздуха — Naked Science
6 минут
Редакция

Жуки и кактусы вдохновили исследователей на новый способ получения воды из воздуха

Люди могут жить в самых простых условиях и скромно питаться, но не выживут без чистой воды. А в местах, где ее не хватает, например в пустынях, чтобы обеспечить ее наличие, требуются технические и ирригационные навыки, которые зачастую слишком сложные и дорогостоящие.

cactus
©Wikipedia

«Чтобы ответить на вопрос о том, как можно добыть воду из окружающего воздуха, мы решили вдохновиться природой и посмотрели на создания, которым это уже под силу: кактусы, жуки и пустынные травы. Например, материал, из которого состоит поверхность жука, неоднороден, имеет много гидрофильных участков, которые, в свою очередь, окружены гидрофобными областями, что облегчает насекомому процесс получения воды», — объясняет сотрудник Университета штата Огайо и один из авторов исследования Бхарат Бхушан (Bharat Bhushan). Сама работа опубликована в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society.

 

Все кактусы, жуки и пустынные травы добывают воду из ночного тумана, собирая капли из воздуха, отправляя их к корням и обеспечивая тем самым достаточное для выживания количество влаги. Капли воды накапливаются на влагоотталкивающих выступах на спине жука, а затем перетекают в его ротовую полость по плоской поверхности между ними. Пустынные травы собирают воду на своих кончиках, а затем направляют ее к своим корневым системам через каналы в каждой травинке. Кактус же собирает воду с помощью своих колючек, а потом отправляет капли вниз по коническим шипам к своему основанию. Изучив эти механизмы, команда Бхушана занялась созданием подобной, хоть и более крупной системы, которая позволила бы людям добывать воду из ночного тумана или конденсата.

 

Этот процесс они начали с изучения наиболее эффективных материалов для сбора воды. На 3D-принтерах исследователи напечатали поверхности с неровностями и выступами, а затем, используя обычный увлажнитель, создавали замкнутые туманные среды и выяснили, что конические формы собирают больше воды, чем цилиндрические. Причиной, по мнению Бхушана, может служить физическое явление, называемое градиентом давления Лапласа, используемое кактусом: вода собирается на кончике конуса, а затем стекает вниз по склону конуса ко дну, где собирается в резервуаре. Рифленые поверхности перемещают воду быстрее, чем плоские, — это мы уже знаем, изучив строение травы. В экспериментах исследовательской группы рифленые поверхности с гидрофобными выступами собирали примерно вдвое больше воды, чем обычные. 

 

Группа ученых также тестировала систему, которая состояла из нескольких конусов, определив минимальное необходимое расстояние между ними для достижения лучшего результата — от одного до двух миллиметров. По словам Бхушана, команда продолжает эксперименты и планирует вывести работу из лабораторий в реальный мир, соорудив в пустыне устройства, способные собирать воду из тумана или конденсата. Эта вода, по его мнению, могла бы стать отличным дополнением к воде из общественных систем или колодцев, полезной для всего сообщества. Прецедент уже существует: в некоторых регионах, в том числе в чилийской пустыне Атакама, уже ведется процесс добычи воды из тумана — собирают ее в резервуарах для фермеров. Однако Бхушан считает эти системы не самым эффективным способом сбора воды из воздуха.

 

«Водоснабжение — критически важная проблема для человечества, особенно для людей, которые живут в самых засушливых районах мира. Используя биоиндуцированные технологии, наши исследования могут помочь решить проблему обеспечения людей по всему миру чистой водой наиболее эффективным способом», — утверждает ученый.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 21:25
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

Позавчера, 19:01
8 минут
Мария Азарова

Математическое моделирование позволило подсчитать, что большинство случаев тяжелого течения коронавирусного заболевания и госпитализаций по этой причине в США оказались связаны с одним из четырех кардиометаболических нарушений, а главным образом — с ожирением.

Позавчера, 20:48
5 минут
Мария Кривоченко

Ученые создали компьютерную сеть, которая имитирует человеческий мозг. Благодаря ей удалось выяснить, как человек обрабатывает движущиеся изображения, и понять, как появляются оптические иллюзии.

Позавчера, 21:25
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

Позавчера, 19:01
8 минут
Мария Азарова

Математическое моделирование позволило подсчитать, что большинство случаев тяжелого течения коронавирусного заболевания и госпитализаций по этой причине в США оказались связаны с одним из четырех кардиометаболических нарушений, а главным образом — с ожирением.

3 часа назад
4 минуты
Мария Азарова

Айсберг по своим размерам почти в два раза превышает площадь Нью-Йорка. Хотя рекордсменом его и не назовешь (летом 2017 года от ледника Ларсена откололся действительно гигантский айсберг A68), ученые планируют продолжать наблюдения.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

2 февраля
44 минуты
Александр Березин

В научном журнале The Lancet появились итоги клинических испытаний «Спутника-V», и на первый взгляд эта публикация — триумф. Российская вакцина показала эффективность выше, чем у Pfizer и Moderna. Увы, на этом хорошие новости закончились. Плохих две.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: