美国发明太阳能收割机，可从空气中抽出淡水！将摧毁生态水平衡？

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每当谈及人类未来面临的挑战时，最严峻的问题之一就是淡水资源的匮乏。地球上，我们有无穷无尽的海水资源，但足够的清洁的淡水资源却是极度匮乏的资源之一。近来，美国科学家开创性地找到一种新型材料，仅以空气为原料即可源源不断地产生生产出大量淡水。外媒表示，这一发明极有可能解决世界上大部分淡水资源极度匮乏的地区…

此前，关于淡水资源生产的研究大多数聚焦于海水淡化上，这种方法无一例外地通过海水的蒸发、冷凝和捕获过程来生产淡水，其能源成本占据总成本的50%以上！

不过，来自麻省理工学院（MIT）和加州伯克利分校的研究团队想到了另一种解决方案，即利用一种被称为金属有机框架（MOF）的特殊材料研制出“太阳能动力收割机”，仅利用太阳光就能从空气中“抽出”淡水，即使在沙漠稀薄的空气中也毫不费力！

在去年，麻省理工学院的研究人员就已经在屋顶上进行了样机测试，得到的结果更是令人难以置信（研究结果发表在《Science》上）。在湿度仅为20%的环境中，原型样机消耗1kg的MOF即可从空气中抽出2.8L淡水，相当于一个成年人一天的饮水量。

目前，第一次实际测试已在亚利桑那州斯科茨代尔的沙漠地区展开。最新实验中，在相对湿度区间为8%（昼）-40%（夜）的环境里，研究人员利用1kg的MOF-801可以得到约200ml淡水。MOF-801由昂贵的金属锆制成，并不易大规模制造，不过研究人员表示目前已经研发出了一种新型的MOF-303，成本仅为前者的1/300，且抽水量提升了一倍！

MOF与常规的金属片材不同，它由金属与有机分子所构成，形成了适合储气或储液的刚性多孔结构。当环境中空气分子扩散进MOF晶体中时，水分子会附着在内表面。然后阳光将MOF加热并把被束缚的水分子带至冷凝系统，最终收集到洁净的淡水。在对MOF晶体的XRD（X射线衍射）分析研究中得到，水蒸气分子会聚集成一个8分子立方体结构。

这种设备可以在常规环境温度下运行，且无需额外的能量输入就可以在沙漠中获取水分。研究表明，Al-MOF低廉的成本非常适用于淡水的生产，且通过增大MOF用量可以轻松地扩大“太阳能收割机”的规模。

如今，地球上约有1/3的人口面临着缺水的恶劣条件，预计到2025年这一数字将跃升至35亿！该技术一旦成熟并商业化，势必轻松解决干旱地区数以亿计的人口缺水问题！不过，也有人表示担忧，认为从空气中抽取水分会加剧空气的水分流失，破坏自然界水平衡…

文/朱张航宇

该研究已发表在《Science Advances》上

参考文献：Practical water production from desert air, Science Advances, 08 Jun 2018: Vol. 4, no. 6, eaat3198, DOI: 10.1126/sciadv.aat3198