Det verkar som att få något för ingenting, men du kan verkligen få drickbart vatten direkt ur den torraste ökenluften.

Även på de torraste platserna på jorden, det finns lite fukt i luften, och ett praktiskt sätt att extrahera den fukten kan vara en nyckel till överlevnad på sådana bentorra platser. Nu, forskare vid MIT har bevisat att ett sådant extraktionssystem kan fungera.

Den nya enheten, baserat på ett koncept som teamet först föreslog förra året, har nu fälttestats i den mycket torra luften i Tempe, Arizona, bekräftar potentialen för den nya metoden, även om mycket arbete återstår för att skala upp processen, säger forskarna.

Det nya verket redovisas idag i tidskriften Naturkommunikation och inkluderar några betydande förbättringar jämfört med det ursprungliga konceptet som beskrevs förra året i en artikel i Science, säger Evelyn Wang, Gail E. Kendall professor vid institutionen för maskinteknik, som var ledande författare till båda tidningarna. MIT postdoc Sameer Rao och tidigare doktorand Hyunho Kim SM '14, PhD '18 var huvudförfattarna till den senaste uppsatsen, tillsammans med fyra andra vid MIT och University of California i Berkeley.

Förra årets tidning väckte stor uppmärksamhet, säger Wang. "Det fick mycket hype, och lite kritik, säger hon. Nu, "alla frågor som togs upp från förra gången visades uttryckligen i detta dokument. Vi har validerat dessa punkter."

Systemet, baserat på relativt nya material med hög yta som kallas metall-organiska ramverk (MOFs), kan utvinna dricksvatten från även den torraste ökenluften, forskarna säger, med relativ luftfuktighet så låg som 10 procent. Nuvarande metoder för att extrahera vatten ur luft kräver mycket högre nivåer - 100 procent luftfuktighet för metoder för dimskörd, och över 50 procent för daggskördande kylbaserade system, som också kräver stora mängder energi för kylning. Så det nya systemet skulle potentiellt kunna fylla ett otillfredsställt behov av vatten även i världens torraste regioner.

Genom att köra en testenhet på ett tak vid Arizona State University i Tempe, Wang säger, teamet "testade på en plats som är representativ för dessa torra områden, och visade att vi faktiskt kan skörda vattnet, även i minusgrader."

Testenheten drevs enbart av solljus, och även om det var en liten proof-of-concept-enhet, om den skalas upp skulle dess produktion motsvara mer än en kvarts liter vatten per dag per kilogram MOF, säger forskarna. Med ett optimalt materialval, output kan vara så hög som tre gånger så hög som den nuvarande versionen, säger Kim. Till skillnad från någon av de befintliga metoderna för att extrahera vatten från luft vid mycket låg luftfuktighet, "med detta tillvägagångssätt, du kan faktiskt göra det, även under dessa extrema förhållanden, " säger Wang.

Detta system fungerar inte bara vid lägre luftfuktighet än daggskörd gör, säger Rao, men dessa system kräver pumpar och kompressorer som kan slitas ut, medan "denna har inga rörliga delar. Den kan manövreras på ett helt passivt sätt, på platser med låg luftfuktighet men stora mängder solljus."

Medan teamet tidigare hade beskrivit möjligheten att köra systemet passivt, Rao säger, "nu har vi visat att detta verkligen är möjligt." Den nuvarande versionen kan endast fungera under en enda natt- och dagcykel med solljus, Kim säger, men "kontinuerlig drift är också möjlig genom att utnyttja rikliga lågvärdiga värmekällor som biomassa och spillvärme."

Nästa steg, Wang säger, är att arbeta med att skala upp systemet och öka dess effektivitet. "Vi hoppas ha ett system som kan producera liter vatten." Dessa små, initiala testsystem var endast utformade för att producera några få milliliter, för att bevisa att konceptet fungerade i verkliga förhållanden, men hon säger "vi vill se vatten rinna ut!" Tanken skulle vara att producera enheter som är tillräckliga för att leverera vatten till enskilda hushåll.

Teamet testade vattnet som producerades av systemet och hittade inga spår av föroreningar. Masspektrometertestning visade "det finns inget från MOF som läcker ut i vattnet, " Wang säger. "Det visar att materialet verkligen är mycket stabilt, och vi kan få vatten av hög kvalitet."