ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเท็กซัส ออสตินพัฒนา “เสื้อแจ็กเกต” ที่สามารถดักจับความชื้นจากอากาศและเปลี่ยนเป็นน้ำดื่มสะอาดได้โดยตรง นวัตกรรมนี้ถือเป็นการทำลายขีดจำกัดของอุปกรณ์เก็บเกี่ยวน้ำจากอากาศแบบเดิมที่มักจะเป็นอุปกรณ์ติดตั้งอยู่กับที่ เช่น ตู้เก็บน้ำบนหลังคาหรือแผงรับความชื้นในสวน
เสื้อแจ็กเกตตัวนี้ ทำมาจากเนื้อผ้าพิเศษที่ทำจาก “วัสดุชีวมวล” ซึ่งผลิตขึ้นจากขยะพืชและวัสดุเหลือใช้ เนื้อผ้านี้สามารถดูดซับไอน้ำจากอากาศโดยรอบในขณะที่ผู้สวมใส่กำลังเคลื่อนที่ จึงเหมือนกับมีแหล่งน้ำส่วนตัวที่พกพาไปได้ทุกที่ ตอบโจทย์สำหรับผู้ที่ต้องปฏิบัติงานในพื้นที่ห่างไกลซึ่งเข้าถึงน้ำดื่มได้ยาก เช่น นักเดินป่า เจ้าหน้าที่กู้ภัย และบุคลากรทางการทหาร ที่ไม่สามารถหาแหล่งน้ำที่ปลอดภัย หรือไม่สามารถพกพาน้ำดื่มจำนวนมากไปด้วยได้
นอกจากนี้ วัสดุที่ใช้ประกอบด้วย “ไฮโดรเจล” ซึ่งเป็นเจลนุ่มที่ทำจากพืช ผสมกับ “ลิเธียมคลอไรด์” ซึ่งเป็นเกลือที่มีคุณสมบัติในการดึงความชื้นจากอากาศได้ดีเยี่ยม จากการทดสอบพบว่าเส้นใยที่ออกแบบใหม่นี้สามารถดูดซับน้ำได้มากกว่าน้ำหนักของตัวมันเองภายในเวลาเพียง 20 นาที
เสื้อแจ็กเกตผลิตน้ำดื่ม
เครดิตภาพ: มหาวิทยาลัยเท็กซัส ออสติน
หยู กุ้ยหัว ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลจาก UT Austin และผู้นำโครงการนี้กล่าวว่า “โดยปรกติแล้ว เรามักจะจินตนาการกันว่าอุปกรณ์เก็บเกี่ยวน้ำจะต้องอยู่กับที่ แต่เราต้องการเปลี่ยนความคิดแล้ว หากเนื้อผ้าสามารถเก็บน้ำได้ด้วยตัวเอง มันจะเปิดทิศทางใหม่สำหรับการเข้าถึงน้ำดื่มส่วนบุคคลแบบพกพา”
แต่ประสิทธิภาพการเก็บเกี่ยวน้ำ มักจะลดลงเมื่อวัสดุมีขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งทำให้เป็นอุปสรรคสำคัญในการผลิต เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว ทีมวิจัยจึงออกแบบเส้นใยใหม่ให้มีช่องทางแตกแขนงภายใน โครงสร้างนี้ช่วยให้ไอน้ำเคลื่อนที่เข้าสู่แกนกลางของวัสดุได้เร็วขึ้น และสะสมน้ำได้มีประสิทธิภาพมากกว่าวัสดุแบบเดิมถึง 3-10 เท่า
ขณะเดียวกัน บนตัวเสื้อแจ็กเกตจะมีหน่วยดักจับความชื้นทั้งหมด 4 หน่วย แบ่งเป็นแผงขนาดใหญ่ 2 แผง และแผงขนาดเล็กอีก 2 แผง ติดตั้งอยู่ทั้งด้านหน้าและด้านหลัง เมื่อแผงเหล่านี้ดูดซับความชื้นจนเต็ม ผู้ใช้งานสามารถถอดออกมาเพื่อเข้าสู่กระบวนการสกัดน้ำได้
กระบวนการสกัดน้ำเกิดขึ้นเมื่อ นำแผงที่ถอดออกมาใส่ในอุปกรณ์เก็บรวบรวมแบบพับได้ จากนั้นใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์หรือเครื่องทำความร้อนขนาดเล็กเพื่อขับความชื้นออกมาเป็นไอ ไอน้ำจะควบแน่นกลับเป็นของเหลวและไหลลงสู่ช่องเก็บน้ำเพื่อให้ผู้สวมใส่ใช้ดื่มได้ทันที
เครดิตภาพ: มหาวิทยาลัยเท็กซัส ออสติน
คีธ จอห์นสตัน ศาสตราจารย์ร่วมและผู้เขียนผลงานวิจัยระบุว่า “ทีมงานไม่ได้เพียงแค่สร้างวัสดุที่ดูดซับน้ำ แต่เราออกแบบเส้นทางให้น้ำเคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็ว จากไอในอากาศสู่ของเหลวบนผิวเส้นใยและเข้าสู่เนื้อผ้า การออกแบบระบบขนส่งนี้เองที่ทำให้วัสดุทำงานได้จริงในระบบที่สวมใส่ได้ นับเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญ”
จากการทดสอบในสภาพแวดล้อมจริง เสื้อแจ็กเกตนี้สามารถผลิตน้ำดื่มได้ประมาณ 400-900 มิลลิลิตรต่อวัน ขึ้นอยู่กับระดับความชื้นในอากาศ โดยน้ำที่ได้มีความสะอาดตามมาตรฐานขององค์การอนามัยโลก และมีปริมาณลิเธียมตกค้างเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
นอกจากนี้ ทีมนักวิจัยได้นำเสื้อแจ็กเกตไปทดสอบในพื้นที่หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นออสติน รัฐเท็กซัส ไปจนถึงพื้นที่ห่างไกลในประเทศจีน และทะเลทรายชิวาวัน ในนิวเม็กซิโก ผลการทดสอบยืนยันว่าเทคโนโลยีนี้สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องแม้ในสภาวะอากาศแห้งแล้ง
ในอนาคต ทีมวิศวกรมีแผนที่จะนำเนื้อผ้าอัจฉริยะนี้ไปประยุกต์ใช้กับอุปกรณ์กลางแจ้งอื่นๆ เช่น กระเป๋าเป้สะพายหลัง เต็นท์ และที่พักพิงฉุกเฉิน เพื่อเป็นโซลูชันการจัดการน้ำแบบกระจายตัวในภูมิภาคที่ประสบภาวะขาดแคลนน้ำอย่างหนัก เช่น ในแอฟริกาเหนือและตะวันออกกลาง
ที่มา: Earth, Interesting Engineering, Techeblog, The Economic Times
