谷歌“登月工厂”研发新型空气取水装置，或为10亿人提供安全饮水

据世界卫生组织/联合国儿童基金会（WHO/UNICEF）联合监测报告显示，世界水资源危机愈发严重，“全球约有三分之一的人口没有获得足够的卫生设施资源，十分之一的人口没有获得足够的安全饮用水资源。”

如何获取足够的安全饮用水，也因此成为许多科学家孜孜不倦予以研究的重要课题。

近日，谷歌母公司 Alphabet 公司 X 实验室的研究人员开发了一个模型，他们设计了一种被称为 “大气水收集器”（AWH）的假想设备，通过模拟气温、光照、湿度等条件，可以直接从空气中提取清洁饮用水[1]。


相关研究结果于 10 月 27 日发表在 Nature 期刊上，论文以《利用太阳能从空气中收集饮用水的全球潜力》（Global potential for harvesting drinking water from air using solar energy）为题，由来自谷歌 X 实验室的菲利普·施梅尔茨勒（Philipp Schmaelzle）担任通讯作者。

这里重点介绍一下谷歌 X 实验室，该实验室又被称为 “登月工厂”（The Moonshot Factory），成立于 2010 年，集聚了一大批富有创造性理念的科研人员，他们以解决谷歌核心业务之外的重大挑战为使命，常常有极具创意而兼具现实意义的解决方案问世。

而此次的 AWH 装置正是由谷歌 X 实验室里一个名为 “给每个人补水”（Hydrating Everyone，简称为 H2E）的项目团队研发。

谈及该项目，谷歌 X 实验室表示，“H2E 团队是一个小型的跨学科团队，由科学家、发展专家、工程师、地理空间分析师、用户研究人员和工业设计师组成，他们长期以来一直对获得清洁水的挑战充满热情。”

那么 AWH 装置究竟是如何做到 “无中生有” 般从空气中取水的呢？

实际上，AWH 的内在逻辑并没有我们想象的那么复杂，其从空气中提取的水资源也并不是凭空生成。据了解，该装置类似于一个配备有风扇的太阳能电池板，可将空气吸入，经过加热、冷凝等一系列流程后，自然而然就生成了安全的清洁饮用水。


或许有人会质疑，认为该方式并没有实际解决水资源短缺问题，而是讨论了在不同的相对湿度水平下，提取水需要多少能量以及通过太阳能电池板产生的潜在能量等条件。简单来说，就是将问题从一个地方转移到另一个地方。

事实也正是如此，该模型套件包括对任何潜在水场的地理 “下游” 区域的影响分析。尽管这项技术在当地可能是有益的，但如果不加区别地大量部署，它可能会改变区域的空气质量、空气流量、天气模式和水资源分布。
不过，相比如常见的海水淡化等取水方式，AWH 装置显然更为便捷，成效更快。这对全球约 22 亿在获得安全饮用水方面面临挑战的人们来说，无疑是一个好消息。

除此之外，AWH 最显著的优势是它能够将取水成本大幅度降低。据了解，假若该模型最终得以实现，其将允许家庭自己生产水，而不再依靠政府或社区建立的水厂等基本设施，这意味着安全饮用水甚至可以成为未来标配，即人人皆可负担。

专家们认为，这种想法可以成为一个大型、可持续企业的基础。

值得一提的是，空气取水并不是一个新颖的命题，早在 20 世纪 90 年代，就有模仿蜘蛛网进行雾气取水的装置诞生，不过其取水率并不理想。此外，还有利用亲水与憎水材料取水、利用温差冷凝成水、利用盐溶液取水、制冷结露等，都是常见的从空气中取水方式。

然而，它们都并非最佳选择。中国水利水电科学研究院党委委员、副院长王建华曾说，“最重要的是，空气取水的技术并不成熟，它的投入产出严重不成正比”。



除了空气取水，由于能够以最小的碳足迹直接使用太阳能生产淡化水，太阳能蒸汽发电和海水淡化被认为是解决日益紧迫的全球水资源短缺的最重要技术之一。但可惜的是，该技术只有在有限的水量下借助聚光器和隔热装置才能实现高效运作，并不能大规模应用。

在权衡这个问题时，谷歌 X 实验室表示，“饮用水的获取往往受到各地不同的一系列复杂因素和结构性挑战的阻碍，包括接近现有水资源、地方社区基础设施、治理问题等等。这就是为什么在许多地方，管道供水基础设施可能仍需要几十年的时间。”

基于此，作为一种新型便携式空气取水装置，AWH 正计划提供一种更廉价、更有效的清洁水源获取方式。研究团队表示，其若在湿度、光照适宜的白天持续运行，每天甚至能生产5升水。这意味着 AWH 一旦成为现实，将对缓解全球水资源短缺产生积极影响。