「空気から水生成」を劇的に加速する超音波装置を開発

「空気から水生成」を劇的に早める超音波装置を開発！エネルギー効率は45倍

世界には、川も地下水も乏しい乾燥地域が多く存在し、人々は慢性的な水不足に苦しんでいます。

その一方で、地球の大気中には膨大な量の水分が含まれています。

そのため、「空気から水を集める技術（Atmospheric Water Harvesting：AWH）」は、いろいろな場所で使える“身近な水源”として大きな期待を集めてきました。

AWHの主なアプローチは大きく2つに分かれます。

1つは、冷蔵庫のように空気を冷やして水滴を作る「冷却方式」。

もう1つは、水をよく吸う多孔質の材料に空気中の水を吸わせ、あとから加熱して水だけを取り出す「吸着・脱離方式」です。

今回の研究が対象にしたのは後者です。

この方式は装置を小型化しやすく、家庭や小さなコミュニティでの利用に向くと考えられていますが、大きな弱点があります。

吸収した水を抽出するのに、たくさんの熱と時間が必要になることです。

従来の乾燥剤の中には水を手放す温度が60〜80℃、ものによっては160℃近くにも達するものがあります。

実際の装置では、熱として加えたエネルギーのかなりの部分が材料や周囲の空気を温めることに使われ、肝心の水の蒸発には使われません。

そこでMITの研究チームは、この状況を根本から変えるために、新しい発想にたどり着きました。

「水を蒸発させる」のではなく、「超音波で水分子を揺さぶって解放させる」というアイデアです。

研究ではスポンジ素材に空気中の水を吸わせた後、超音波装置の上に置いて振動させました。

すると、従来の装置では数十分から数時間かかるのに対し、超音波装置を用いるなら、わずか数分で水が滴として飛び出すことが確かめられました。

この方式はエネルギー効率においても圧倒的であり、必要なエネルギーは従来方式の約45分の1という超高効率でした。

これは、熱方式では避けられない“蒸発そのものに必要なエネルギー”を使わないためです。

では、この新しい超音波装置は、どのように水を抽出しているのでしょうか。