從空氣中「擰」出淡水

作者：陳慶修（國務院機關事務管理局）

儘管地球含水量豐富，可是人類常常面臨缺水的困境。尋找新的水資源已成為日益嚴峻的現實問題。科學研究揭示，全球大氣中含有12.9萬立方千米的水，相當於世界上所有江河水量的6倍多。大氣中約98％的水始終保持蒸氣狀態，其餘2％的水份會作為雨或雪在地面和空中往複。

那麼，從空氣中取水，是否可行呢？實際上，從空氣中製取水，就地取材是其最大優勢。即使在撒哈拉沙漠地區，那裡年平均氣溫為30攝氏度，平均相對濕度為25%。正常氣壓下，每立方米的空氣中也含有8克水，這相當於在一個房間大小的空間內約有500克水。

甲殼蟲、仙人掌和豬籠草，能夠依靠獨特的身體結構，從乾旱的空氣中收集水分，以此滿足基本的生存需要。甲殼蟲背部的特殊幾何構造適宜凝結水滴，仙人掌內部複雜的網路輸水效率很高，豬籠草體內塗滿黏液的光滑表面可以減少水滴在運輸過程中的損耗。

模仿這些生物的取水方法，可以實現從空氣中取水。例如，通過理論模型優化，將甲殼蟲背部的特殊幾何構造、仙人掌刺的不對稱、豬籠草幾乎無摩擦的塗層等特點結合起來，可以設計出效果不錯的仿生材料，並通過3D列印技術進行生產。

機電法收集空氣中的水分已算不上是新發明，商用和家用空氣制水機已經存在。空氣制水機原理類似於抽濕機，吸入的是潮濕空氣，排出的是乾淨的水。普通的電壓縮—擴張制冷機工作原理模擬大自然的降雨現象，利用電製冷技術將空氣冷卻，水汽冷凝並集聚成水，再對收集起來的水利用逆滲透凈水技術，通過多層級過濾、殺菌消毒生產出潔凈的飲用水。然而，空氣制水看似簡單，實則技術要求特別高。

目前，影響空氣制水技術進入市場的最大問題是成本，空氣制每立方米水需要花費約67元錢，而海水淡化成本每立方米約5元錢，差距還是很明顯的。隨著技術的進步，如果空氣制水成本能降低到比淡化海水或處理污水低，那麼這種方法將會有很大的用途。

總之，在乾旱少雨的地方，並不意味著空氣中沒有足夠的水。從空氣中製取水實用性強、前景廣闊，關鍵是加快技術創新，找到更廉價、更高效的吸濕材料或仿生材料。

《光明日報》（ 2016年12月16日 11版）