Bagaimana menghadapi kelangkaan air yang mungkin saja terjadi di masa depan, terutama di daerah yang dilanda kekeringan. Berbagai cara dilakukan untuk memperoleh air, namun kelayakan air untuk dijadikan sebagai air minum, biaya rendah serta tenaga yang menggerakkannya dapat dijadikan sebagai tolok ukur dalam keberhasilan sebuah sistem.
Para peneliti telah berhasil menciptakan pemanen air yang mampu menyerap air dari udara terbuka, membuatnya ideal untuk digunakan bagi masyarakat yang hidup di daerah gersang, jauh dari sumber air atau daerah yang dilanda kekurangan air di dunia.
Mereka melakukan tes lapangan dari pemanen air yang jauh lebih besar, membuktikan apa yang telah diprediksi oleh tim sebelumnya pada tahun 2017: bahwa pemanen air dapat mengekstrak air minum setiap siklus hari/malam pada kelembaban yang sangat rendah dan dengan biaya yang relatif lebih murah.
“Tidak ada yang seperti ini,” kata Omar Yaghi, yang menemukan teknologi yang mendasari mesin pemanen air. “Alat ini beroperasi pada suhu kamar mengunakan sinar matahari, dan tanpa masukan energi tambahan lainnya Anda dapat mengumpulkan air di padang pasir. Perjalanan dari laboratorium ke gurun ini memungkinkan kami untuk benar-benar mengubah pengambilan air dari fenomena menarik menjadi sebuah ilmu.”
Tim yang terdiri dari MIT dan University of California, Berkeley, melaporkan hasil uji lapangan pertama dari pemanen air mereka di jurnal Science Advances.
Percobaan yang telah dilakukan di Scottsdale, menunjukkan bahwa pemanen-air harus ditingkatkan lagi dengan menambahkan lebih banyak penyerap air, sebuah bahan yang sangat berpori-pori dan disebut sebagai metal-organic framework, atau MOF.
MOF yang digunakan saat ini adalah MOF-801, terbuat dari logam zirkonium yang mahal, dengan hasil penyerapan sekitar 200 mililiter air per 1 kilogram MOF.
Tapi Yaghi juga melaporkan bahwa dia telah membuat MOF terbaru berbahan aluminium yang disebut sebagai MOF-303. Dengan MOF-303 terbaru ini setidaknya 150 kali lebih murah dan menangkap dua kali lebih banyak air dalam tes laboratorium.
Ini akan memungkinkan generasi baru dari pemanen air yang memproduksi lebih dari 400 ml air per hari dari satu kilogram MOF.
“Ada minat yang luar biasa untuk mengkomersilkannya, dan ada beberapa perusahaan yang sudah terlibat dalam pengembangan alat pemanen air secara komersial,” kata Yaghi. “MOF aluminium membuatnya praktis untuk produksi air, karena murah.”
Yaghi adalah seorang pelopor dalam bidang framework logam-organik (MOF), yaitu padatan dengan jumlah saluran internal yang begitu banyak. Lubang MOF seukuran kristal gula mungkin memiliki luas permukaan internal ibarat sebesar enam lapangan sepak bola. Luas permukaan ini memudahkannya untuk menyerap gas atau cairan tetapi, sama pentingnya, dengan cepat melepaskannya ketika dipanaskan.
Berbagai jenis MOF sudah diuji sebagai cara untuk mengemas lebih banyak gas ke dalam tangki kendaraan berbahan bakar hidrogen, menyerap karbon dioksida dari cerobong asap dan menghasilkan metana.
Alat pemanen air yang sama tersebut diangkut ke padang pasir awal tahun ini dan berhasil hampir sama , meskipun hanya tetesan air yang dihasilkan sebagai bukti konsep.
Untuk makalah terbaru, tim UC Berkeley mengumpulkan dan mengukur air dan menguji pemanen generasi terbaru di bawah berbagai kondisi kelembaban, suhu dan intensitas matahari.
Pemanen air pada dasarnya adalah kotak di dalam kotak. Kotak bagian dalam menampung 60 cm persegi butiran MOF yang terbuka ke udara untuk menyerap kelembaban. Ini terbungkus dalam kubus plastik 60 cm dengan bagian atas dan samping transparan. Bagian atas dibiarkan terbuka pada malam hari untuk membiarkan aliran udara masuk dan melewati MOF, tetapi pada siang hari kotak dipanaskan untuk menggerakkan air keluar dari MOF. Air yang dilepaskan mengembun di bagian dalam kotak luar dan jatuh ke bawah, di mana para peneliti mengumpulkannya dengan pipet.
Saat udara ambien berdifusi melalui kristal MOF, molekul air menempel pada permukaan interiornya. Studi difraksi sinar X dari sistem telah menunjukkan bahwa molekul uap air sering berkumpul dalam kelompok delapan, membentuk kubus.
UC Berkeley and Berkeley LabUji lapangan yang luas memberikan cetak biru yang memungkinkan para peneliti untuk mengkonfigurasi pemanen untuk berbagai kondisi yang berbeda seperti di Arizona, Mediterania atau di mana pun, dengan diberikan MOF yang lebih khusus.
“Pengembangan utama di sini adalah beroperasi pada kelembaban rendah, karena itulah yang ada di daerah kering dunia,” kata Yaghi. Dalam kondisi ini, pemanen mengumpulkan air bahkan pada titik-titik embun di bawah nol.
Yaghi dengan bersemangat menunggu uji lapangan berikutnya, yang akan menguji MOF berbasis aluminium dan direncanakan untuk Death Valley pada akhir musim panas, di mana suhu mencapai 43 derajat Celcius di siang hari dan tetap di 21 derajat Celcius di malam hari, dengan kelembaban malam hari mencapai 25 persen.
