"Часть населения мира по-прежнему не имеет доступа к чистой воде или экологически чистой энергии, и многие из них живут в сельских районах с засушливым или полузасушливым климатом", - говорит старший автор Пэн Ван (@pengwang2003), профессор экологических наук и инженерии в Университете Короля Абдаллы в Наука и техника (KAUST). "Наш дизайн позволяет получать воду из воздуха, используя чистую энергию, которая была бы потрачена впустую, и подходит для децентрализованных небольших ферм в отдаленных местах, таких как пустыни и океанические острова".

Система, называемая WEC²P, состоит из солнечной фотоэлектрической панели, размещенной поверх слоя гидрогеля, который установлен поверх большого металлического ящика для конденсации и сбора воды. Ван и его команда разработали гидрогель в ходе своих предыдущих исследований, и материал может эффективно поглощать водяной пар из окружающего воздуха и выделять содержащуюся в нем воду при нагревании.

Исследователи использовали отработанное тепло от солнечных панелей при выработке электроэнергии, чтобы вывести поглощенную воду из гидрогеля. Металлический ящик внизу собирает пар и конденсирует газ в воду. В качестве альтернативы гидрогель повышает эффективность солнечных фотоэлектрических панелей на целых 9% за счет поглощения тепла и снижения температуры панелей.

Команда провела тест по выращиванию растений с использованием WEC²P в Саудовской Аравии в течение двух недель в июне, когда погода была очень жаркой. Они использовали воду, собранную исключительно из воздуха, для орошения 60 семян водяного шпината, посаженных в пластиковый ящик для выращивания растений. В ходе эксперимента солнечная панель размером с крышку студенческого стола вырабатывала в общей сложности 1519 ватт-часов электроэнергии, и 57 из 60 семян водяного шпината проросли и нормально выросли до 18 сантиметров. В общей сложности за двухнедельный период из гидрогеля было сконденсировано около 2 литров воды.

"Наша цель - создать интегрированную систему производства чистой энергии, воды и продуктов питания, особенно в части создания воды в нашем дизайне, которая отличает нас от современной агрофотоэлектрики", - говорит Ван. Чтобы превратить концептуальный дизайн в реальный продукт, команда планирует создать более совершенный гидрогель, способный поглощать больше воды из воздуха.

"Обеспечение того, чтобы каждый человек на Земле имел доступ к чистой воде и доступной чистой энергии, является частью целей устойчивого развития, поставленных Организацией Объединенных Наций", - говорит Ван. "Я надеюсь, что наш проект может стать децентрализованной системой электроснабжения и водоснабжения для освещения домов и полива сельскохозяйственных культур".

Исследователи получили финансовую поддержку от Университета науки и техники имени короля Абдаллы.