Обеспечение населения чистой питьевой водой — одна из главных задач для инженеров XXI столетия. В некоторых странах больше половины населения не имеют доступа к чистой воде, у каждого третьего отсутствуют базовые санитарные условия. По оценкам экспертов, свыше 5000 детей умирает ежедневно в результате диареи или аналогичных причин, вызванных антисанитарией.

Проблема в том, что большинство технологий слишком дорого стоят и правительства развивающихся стран не могут их себе позволить. Традиционные подходы — дистилляция, обратный осмос и очистка сточных вод — требуют много энергии и денег. А пассивным технологиям, работающим на солнечной энергии, необходимы экзотические материалы и громоздкое оборудование.

Однако есть и другая технология, способная изменить ситуацию: получение воды из воздуха, то есть охлаждение воздуха до такой степени, чтобы образовался конденсат, который можно потом собрать.

Для сбора росы требуется конденсор, тонкая пластина, которая излучает тепло в направлении ночного неба. Конденсор изолируется от почвы, чтобы не нагревался ее теплом. Излучая энергию, он охлаждает воздух вокруг себя. Если температура падает ниже уровня образования росы, на пластине образуется влага, пишет MIT Technology Review.

Годами ученые пытались рассчитать, сколько воды сможет выработать такое устройство, если конденсор сделан из идеально черного тела. Но Дун Минхао и его коллеги из Юго-восточного университета Нанкина пришли к выводу, что все коллеги упускали из вида важный момент — они не верно трактуют то, как реальные материалы излучают тепло, а также то, что атмосфера Земли передает одни длины волн света эффективнее остальных.

Ученые заявили, что длины волн, которые лучше всего проницают атмосферу Земли, хорошо известны. Имеет смысл использовать конденсор, который излучает на этих частотах, а не по всему диапазону.

Они назвали такой конденсор селективным излучателем и сравнили его производительность с черным.

Результат оказался поразительным. Коэффициент излучения конденсора по отношению к атмосфере позволяет значительно улучшить технологию. Например, при температуре в 20°C и относительной влажности 40% черный излучатель не может конденсировать влагу вообще. Тогда как селективный собирает 13 грамм на квадратный метр за час.

Разница существенная — она означает, что можно собирать росу в пустыне Мохаве и других экстремально сухих местах.

Исследователи уже создали конденсор с требуемыми характеристиками. Он состоит из тонких слоев трех различных материалов на алюминиевой подложке. Структура слоев обеспечивает наилучшее излучение при заданных длинах волн. Такая технология позволит собирать воду в засушливых регионах, а ее низкая стоимость станет большим преимуществом для бедных стран, сказал Дун.

Один из американских стартапов занялся коммерциализацией водосборника из полимеров, который извлекает до 1,3 литров воды в день и может работать даже в сухом воздухе пустыни.