太陽光だけを利用し周囲の空気から飲料水を採水。持ち運び便利な小型装置が開発される

　大規模な洪水や大雨が起きている一方、地球上では深刻な飲料水の不足も発生している。世界の3分の1の人たちは、雨が降らなかったり、水が汚染されていることで、安心して飲める水が確保できていないという。

　そこで、カリフォルニア大学バークレー校の研究チームは「金属有機構造体（MOF）」という特殊な次世代素材を内蔵した、飲料水採取装置「ハーベスター」を開発した。

　この装置は、太陽光のみをエネルギー源にして、空気に含まれた水蒸気を吸収し、きれいな飲み水にするという画期的なものだ。

　小型で携帯可能なので、どこにでも持ち運べるため、飲料水不足の地域で、きれいな水を確保するために活躍してくれると期待されている。

深刻な水不足をどう乗り越えるか？

　日本は比較的水が豊富なため、あまり実感できないかもしれないが、世界では水不足がますます深刻なものとなりつつある。

　国連の予測によると、2050年には50億人近くの人々が、1年のかなりの期間で飲料水にこまる状況になるという。

　この世界的な水不足にどう対処するのかは、人類が今直面している大きな課題だ。

　一つのアイデアが、水を吸収する素材によって空気中に含まれた湿気を取り出すという方法だ。たとえば、MITの研究チームは、乾燥剤とオムツを使った低コスト吸収剤を考案している。

太陽光で空気中から飲料水を採取する小型装置を開発

　今回、カリフォルニア大学バークレー校の研究チームが開発した携帯用「水ハーベスター」は、「金属有機構造体（MOF）」というものを利用している。

　MOFとは、金属と有機物を組み合わせて作られる次世代材料のこと。金属の丈夫さと生き物のような柔軟性をあわせもつのが特徴だ。

　だが、ここで重要なのはMOFのもう一つの特徴だ。それはナノレベルの極小スケールで見ると、規則的な格子構造をしていることだ。

　それを理解するには、子供の頃に遊んだジャングルジムのような構造を想像してみればいい。ジャングルジムはフレームが規則的につながって、四角い部屋がいくつもあるような感じになっている。

　MOFもまた、そのようなナノレベルの空間が開いている（つまり多孔質なのだ）。そして、ここに空気に含まれている水分を上手に吸収し、蓄えることができる。

　研究チームを指導するオマール・ヤギ教授らの実験によれば、1日でMOF1キロあたり285グラムの水を吸収できることが確認されている。つまりほぼコップ1杯分だ。

　そして、その85〜90%を飲み水として取り出せるという。 太陽光で空気中から飲料水を採取する小型装置「水ハーベスター」 / image credit:Omar Yaghi

持続可能で従来の3倍の採水性能

　またMOF自体も安全なものだ。数年はメンテ要らずで使え、寿命がきたら排出物を一切出さない持続可能な方法で分解し、再利用できるのだという。

　ヤギ教授らは以前にも同じような水ハーベスターを開発しているが、今回のものは従来よりずっとコンパクトな作りで、バッグに入るくらいの大きさだ。

　それでいて、前バージョンより3倍も性能がアップしているとのこと。

　なお研究チームは今、水ハーベスターのさらなる性能アップや、これを世界中の家庭に普及させる方法などに取り組んでいるが、こうした研究でもAIの機械学習が利用されているそうだ。

　「キッチンやエアコンの横に置いておけば、料理や掃除に使うきれいな水を家庭にもたらすことができます」と、ヤギ教授。その普及にすでに取り組んでいる企業もあるという。

　この研究は『Nature Water』（2023年7月6日付）に掲載された。

References:Hand-held water harvester powered by sunlight could combat water scarcity | CDSS at UC Berkeley / written by hiroching / edited by / parumo
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