دانشمندان در عربستان سعودی یک فناوری جدید خورشیدی را با موفقیت آزمایش کردند که می‌تواند رطوبت کافی برای رشد گیاهان را از هوا استخراج کند و در عین حال برق هم تولید کند.

به گفته پژوهشگران، این روش در محیط‌هایی از جمله بیابان‌ها جواب می‌دهد و می‌تواند برای افرادی که در محیط‌های خشک زندگی می‌کنند، ابزاری پایدار و نسبتا کم‌هزینه برای بهبود امنیت غذا و آب ارائه کند.

این روش مبتنی بر استفاده از هیدروژل جذب‌کننده آب زیر صفحات خورشیدی فوتوولتاییک است که به خنک کردن و افزایش کارایی پنل‌های خورشیدی کمک می‌کند.

[هیدروژل (Hydrogel) شبکه پلیمری سه‌بعدی نامحلول در آب است که در جذب آب، قابلیت بالایی دارد]

پنگ وانگ، استاد علوم و مهندسی محیط زیست در دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله (KAUST)، می‌گوید: «بخشی از جمعیت جهان هنوز به آب سالم یا انرژی پاک دسترسی ندارند و بسیاری از آن‌ها در مناطق روستایی با شرایط آب‌وهوایی خشک یا نیمه خشک زندگی می‌کنند.»

«طراحی ما با استفاده از انرژی پاکی که هدر می‌رفت، آب را از هوا استخراج می‌کند و برای مزارع غیرمتمرکز و در مقیاس کوچک در جاهای دورافتاده مانند بیابان‌ها و جزایر اقیانوسی مناسب است.»

این دستگاه از یک پنل فتوولتاییک خورشیدی تشکیل شده که روی یک لایه هیدروژل قرار گرفته، که در بالای یک جعبه فلزی بزرگ نصب شده است که متراکم می‌شود و آب جمع می‌کند.

پروفسور وانگ و تیم او این هیدروژل را در تحقیقات قبلی خود توسعه دادند و این ماده قادر است بخار آب را از هوای محیط جذب کند و زمانی که گرم می‌شود، محتوای آب خود را تخلیه کند. 

این پنل‌ها هنگامی که صفحات خورشیدی برق تولید می‌کنند، آب جذب‌شده را به صورت بخار از هیدروژل خارج می‌کنند. سپس جعبه فلزی زیر این بخار را جمع‌آوری و به آب تبدیل می‌کند.

علاوه بر این، به گفته پژوهشگران، هیدروژل با جذب حرارت و کاهش دمای پنل‌ها، کارایی پنل‌های فتوولتاییک خورشیدی را تا ۹ درصد افزایش می‌‌دهد.

تیم تحقیقاتی به مدت دو هفته در ماه ژوئن، زمانی که هوا بسیار گرم بود، آزمایش رشد گیاه با استفاده از این سیستم را در عربستان سعودی انجام داد. آن‌ها برای آبیاری ۶۰ بذر اسفناج آبی که در یک جعبه پلاستیکی برای رشد گیاهان کاشته شده بودند، از آب جمع‌آوری‌شده از هوا استفاده کردند.

در طول آزمایش، یک پنل خورشیدی تک که به گفته آن‌ها به اندازه یک میز بود، در مجموع یک هزار و ۵۱۹ وات ساعت برق تولید کرد و ۵۷ دانه از ۶۰ دانه اسفناج آبی جوانه زدند و به شکل عادی تا ۱۸ سانتی‌متر رشد کردند.

در مجموع در طول دوره دو هفته‌ای، حدود دو لیتر آب از هیدروژل چگالیده [و اصطلاحا از بخار به مایع تبدیل] شد.

پروفسور وانگ می‌گوید: «هدف ما ایجاد یک سامانه یکپارچه از انرژی پاک، آب و تولید مواد غذایی است؛ به ویژه بخش تولید آب طراحی ما، که ما را از آگروفوتوولتاییک‌های کنونی متمایز می‌کند.»

[آگروفوتوولتاییک یا اگری-ولتاییک، به استفاده هم‌زمان کشاورزی و صفحات انرژی خورشیدی گفته می‌شود]

دانشمندان می‌گویند که برای تبدیل طرح خود به یک محصول واقعی، قصد دارند کارآمدی هیدروژل را بیشتر بهبود بخشند تا بتواند آب بیشتری را از هوا جذب کند.

پروفسور وانگ می‌گوید: «اطمینان از بابت دسترسی همه افراد روی زمین به آب سالم و انرژی پاک مقرون‌به‌صرفه بخشی از اهداف توسعه پایدار است که سازمان ملل تعیین کرده است.»

«من امیدوارم طراحی ما بتواند یک سامانه برق و آب غیرمتمرکز باشد که خانه‌ها را روشن و محصولات را آبیاری کند.»

این پژوهش در مجله «سل ریپورتز فیزیکال ساینس» (Cell Reports Physical Science) منتشر شده است.