Ved hjælp af en unik hydrogel skabte forskere i Saudi-Arabien et solcelledrevet system, der med succes dyrker spinat ved at bruge vand trukket fra luften, mens de producerer elektricitet. Det proof-of-concept-design, der er beskrevet 1. marts i tidsskriftet Cell Reports Physical Science, tilbyder en bæredygtig, billig strategi til at forbedre fødevare- og vandsikkerheden for mennesker, der bor i områder med tørt klima.

“En brøkdel af verdens befolkning har stadig ikke adgang til rent vand eller grøn strøm, og mange af dem lever i landdistrikter med tørt eller semi-tørt klima,” siger seniorforfatter Peng Wang (@pengwang2003), professor i miljøvidenskab og teknik ved King Abdullah University of Science and Technology (KAUST). “Vores design gør vand ud af luften ved hjælp af ren energi, der ville have været spildt, og er velegnet til decentraliserede, små landbrug på fjerntliggende steder som ørkener og oceaniske øer.”

Systemet, kaldet WEC2P, er sammensat af et solcellepanel placeret oven på et lag hydrogel, som er monteret oven på en stor metalkasse for at kondensere og opsamle vand. Wang og hans team udviklede hydrogelen i deres tidligere forskning, og materialet kan effektivt absorbere vanddamp fra den omgivende luft og frigive vandindholdet, når det opvarmes.

Forskerne brugte spildvarmen fra solpaneler, når de genererede elektricitet til at drive absorberet vand ud af hydrogelen. Metalboksen nedenfor opsamler dampen og kondenserer gassen til vand. Alternativt øger hydrogelen effektiviteten af ​​solcellepaneler med hele 9 % ved at absorbere varmen og sænke panelernes temperatur.

Holdet gennemførte en plantedyrkningstest ved at bruge WEC2P i Saudi-Arabien i to uger i juni, hvor vejret var meget varmt. De brugte udelukkende vandet opsamlet fra luften til at vande 60 vandspinatfrø plantet i en plantedyrkningskasse af plastik. I løbet af eksperimentet genererede solpanelet, med en størrelse svarende til toppen af ​​et elevbord, i alt 1.519 watt-timer elektricitet, og 57 ud af 60 af vandspinatfrøene spirede og voksede normalt til 18. centimeter. I alt blev ca. 2 liter vand kondenseret fra hydrogelen i løbet af to ugers perioden.

“Vores mål er at skabe et integreret system af ren energi, vand og fødevareproduktion, især vandskabelsesdelen i vores design, som adskiller os fra nuværende agrofotovoltaik,” siger Wang. For at gøre proof-of-concept-designet til et egentligt produkt, planlægger teamet at skabe en bedre hydrogel, der kan absorbere mere vand fra luften.

“At sikre, at alle på Jorden har adgang til rent vand og økonomisk overkommelig ren energi er en del af de bæredygtige udviklingsmål, der er fastsat af FN,” siger Wang. “Jeg håber, at vores design kan være et decentraliseret strøm- og vandsystem til at oplyse hjem og vandafgrøder.”

Kilde: Cell Press – https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220301131056.htm.   Forskerne modtog økonomisk støtte fra King Abdullah University of Science and Technology.