W niektórych suchych regionach naszej planety, gdzie opady występują niezwykle rzadko lub w ogóle nie istnieją, żyją rośliny oraz owady które wykształciły niezwykłe cechy pozwalające im przetrwać w tych niesprzyjających życiu warunkach. Mianowicie aby zapewnić sobie niezbędną do życia ilość wody, czerpią życiodajną ciecz prosto z powietrza, a dokładnie z mgły która dryfuję nad powierzchnią w pobliżu ciepłych mórz.
Naukowcy z MIT we współpracy z kolegami z Chile starają się naśladować sztuczkę namibijskich chrząszczy na znacznie większą skalę, w celu dostarczenia znacznych ilości czystej wody pitnej w miejscach gdzie istnieje niewiele alternatyw. “Zbieranie” mgły nie jest nowym pomysłem a systemy tego typu są już stosowane w co najmniej 17 krajach. Jednakże nowe badania pokazują że skuteczność pozyskiwania wody może być poprawiona aż pięciokrotnie, co zdecydowanie zwiększa możliwości stosowania systemu na kolejnych suchych obszarach.
Urządzenie do pozyskiwania wody z mgły składa się z pionowo ustawionej siatki, wielkością przypominającej siatkę do tenisa. Według naukowców kluczem do skutecznego “łapania” mgły są trzy parametry: wielkość włókien w sieci, wielkość otworów w sieci, oraz powłoki stosowane na włókna. Większość z istniejących systemów okazują się być dalekie od optymalnych. Wykonane z polimerowej siatki typu mesh – rodzaj niedrogich i szeroko dostępnych tworzyw sztucznych- posiadają zbyt duże otwory oraz niewłaściwe powłoki włókien. W rezultacie mogą wyodrębnić jedynie 2% wody z chmury mgły, podczas gdy drobniejsza siatka dałaby efekt rzędu 10%.
Onymacris unguicularis – namibijski chrząszcz w postawie do “łapania” kropel wody z mgły.
Namibijski chrząszcz jest niezwykłym małym stworzeniem który codziennie rano podróżuje na szczyt wydmy gdzie zwraca swoje ciało w kierunku przeciwnym do kierunku wiatru, prostuje tylne nogi i opuszcza głowę. Przetaczająca się nad pustynią mgła stopniowo gromadzi się na jego plecach tworząc kropelki wody spływające do otworu gębowego owada. W ten sposób “łapacz mgły“, jak często jest określany przez mieszkańców Namibii, ma zapewnioną odpowiednią ilość porannego napoju, mimo kilkudziesięciu mil od najbliższego źródła wody. Niektóre organizmy jak np. namibijski chrząszcz pobierają wodę z mgły przy użyciu powierzchni ciał stałych takich jak pancerz chrząszcza, jednakże struktura siatki jest bardziej skuteczna, gdyż kropelki wody mogą być odchylane od powierzchni ciał stałych. Tak więc struktura siatki przypominająca wielki ekran, jest zdecydowanie ulepszeniem strategii żuka. Przy zastosowaniu odpowiedniej powłoki hydrofobowej, kropelki mgły zbierające się na ekranie, spływają w dół gromadząc się w odpowiednich zbiornikach.
Naukowcy odkryli że kontrolując wielkość oraz strukturę siatki a także skład chemiczny powłoki włókien, można zdecydowanie zwiększyć wydajność pobierania wody z mgły. Szczegółowe badania oraz obliczenia wykazały że najbardziej optymalnym wyborem jest siatka tkana z włókien stali nierdzewnej, o grubości trzy lub czterokrotnie większej niż grubość ludzkiego włosa, a odstęp pomiędzy włóknami to ich dwukrotna grubość. Dodatkowo siatka jest powlekana przy zastosowaniu roztworu dającego w rezultacie histerezę kąta zwilżania, co pozwala łatwiejsze odprowadzanie kropel do zbiorników. Systemy są rozmieszczone obecnie na przybrzeżnych górach na skraju pustyni Atacama, i są w stanie uzyskać kilka litrów wody pitnej dziennie za każdy metr kwadratowy siatki, a w pewnych porach roku gdy mgła jest gęstsza wynik może dochodzić do 12 litrów na dzień.
“Koszty operacyjne są w zasadzie zerowe ponieważ natura wykonała ciężką pracę odparowania, odsalania i kondensacji kropelek za nas. Naszym zadaniem jest jedynie zebranie gotowych produktów” – powiedział prof. McKinley.
Źródła:
[1] Onymacris unguicularis MHNT by Didier Descouens, commons.wikimedia.org, CC BY SA 3.0
[2] Fog by vige, flickr.com, CC BY 2.0
[3] http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la402409f?journalCode=langd5 | 02.09.2013