研究者らは、水が不足している国向けの凝縮装置を開発した。
この新技術により、研究者は初めて、エネルギーを投入することなく、1日24時間休みなく水を集めることができるようになった。
この装置は、自己冷却する表面と特殊な放射遮蔽板を利用している。
この装置は、パネル表面1平方メートルあたり、1時間に最大0.53デシリットルの水を集めることができる。
この画期的な技術は、水不足に直面している国々で役立つ可能性がある。
研究者らは、水が不足している国向けの凝縮装置を開発した。
これは、24時間の日周期を通じて大気から水を集めるための、初のゼロエネルギーソリューションである。自己冷却する表面と特殊な放射遮蔽板を利用している。
淡水は世界の多くの地域で不足しており、その入手には多額の費用がかかる。海岸近くの地域では、この目的のために海水を淡水化することができるが、その作業には多大なエネルギーが必要となる。
海岸から離れた地域では、多くの場合、冷却によって大気中の湿気を凝結させることが唯一の残された選択肢となる。その方法は、同様に多大なエネルギー投入を必要とする工程か、昼夜の気温差を利用する「パッシブ」技術のいずれかである。
しかし、露を集める箔などの現行のパッシブ技術では、水を抽出できるのは夜間に限られる。これは、日中は太陽が箔を熱してしまい、結露が不可能になるためである。
この新技術は、強い日差しの下でも、エネルギーを投入することなく、1日24時間休みなく水を集めることを初めて可能にした。
この新しい装置は、基本的に特殊なコーティングを施したガラスパネルで構成されている。このパネルは太陽放射を反射するとともに、大気を通して自らの熱を宇宙空間へ放射する。そのため、周囲の気温より最大15度セルシウス（華氏59度）低くまで自らを冷却することができる。このパネルの裏側では、空気中の水蒸気が凝結して水になる。この仕組みは、冬に断熱性の低い窓で見られる現象と同じである。
科学者らは、特別に設計されたポリマー層と銀層でガラスをコーティングした。この特殊なコーティング手法により、パネルは特定の波長域の赤外線を宇宙空間へ放射し、大気による吸収もなく、パネルへの反射もない。
この装置のもう一つの重要な要素は、新しい円錐形の放射遮蔽板である。この遮蔽板は、大気からの熱放射を大部分そらすとともに、入射する太陽放射からパネルを遮る。一方で、装置が前述の熱を外側へ放射し、完全にパッシブな方法で自己冷却することを可能にする。
チューリッヒの建物の屋根で実際の条件下で行われた新装置の試験により、この新技術は、箔を用いた現在の最良のパッシブ技術と比べて、単位面積あたり、1日に少なくとも2倍の水を生成できることが示された。直径10センチメートル（約3.94インチ）のパネルを持つ小型のパイロットシステムは、実際の条件下で1日に4.6ミリリットル（0.155オンス）の水を生成した。パネルがより大きい装置では、それに応じてより多くの水を生成できる。
科学者らは、理想的な条件下では、パネル表面1平方メートルあたり、1時間に最大0.53デシリットル（1.79オンス）の水を集めることができることを示した。
「これは、1時間あたり0.6デシリットルという理論上の最大値に近く、これを超えることは物理的に不可能です」と、ETHチューリッヒで熱力学の教授を務めるディモス・ポリカコス氏のグループに所属する博士課程の学生、イワン・ヘヒラー氏は述べている。
他の技術では通常、凝縮した水を表面から拭き取る必要があり、それにはエネルギーが必要となる。この工程がなければ、凝縮水のかなりの部分が表面に付着したまま利用できなくなり、さらなる凝結も妨げられる。研究者らは、水凝縮装置のパネル裏側に、新しい超撥水性（極めて撥水性の高い）コーティングを施した。これにより、凝縮水は玉状になり、自然に流れ落ちたり、跳ねて離れたりする。
「他の技術とは異なり、私たちの装置は追加のエネルギーなしで実際に機能します。これは重要な利点です」とヘヒラー氏は述べている。
研究者らの目標は、水不足に直面している国々、特に開発途上国や新興国向けの技術を開発することであった。現在、研究者らは、他の科学者がこの技術をさらに発展させたり、水の淡水化などの他の方法と組み合わせたりして、その生産量を増やす機会を得ていると述べている。
コーティングされたパネルの製造は比較的簡単であり、現在のパイロットシステムよりも大きな水凝縮装置を製造することも可能であるはずだ。太陽電池が複数のモジュールを並べて構成されているのと同様に、複数の水凝縮装置を並べて配置し、大規模なシステムを組み上げることもできる。
この研究成果は、Science Advances誌に掲載されている。
