環境：空気中の水分を収集する性能をうまく利用する
Nature
太陽エネルギーを動力源として空気中の水分を収集する装置によって、約10億人に安全な飲料水を提供できる可能性のあることが、仮説上の装置をモデルとした全球的評価によって示唆された。この知見について報告する論文が、Nature に掲載される。こうした知見は、最近登場した水分収集技術や今後の水分収集技術の設計にとって有益な情報となる可能性がある。
世界では約22億人が安全な飲料水を利用できず、そうした人々が最も多いのが、サハラ以南のアフリカ、南アジア、中南米である。水不足の解決策として提案されているのが空気中水分収集装置であり、2種類のものが存在する。受動的な水分収集装置は、気象条件のみに依存し、すでに凝縮した露や霧を収集する。これとは対照的に、能動的な水分収集装置は、湿度が高い夜間に収集した水分を太陽エネルギーを利用して凝縮するか、あるいは連続サイクルで作動する（この場合、必要な装置のサイズを小さくできる）。しかし、これらの装置の性能に対して疑問が提起されており、これらの装置が全世界でどのような性能を発揮できるのかについては分析が行われていない。
今回、Jackson Lord、Philipp Schmaelzle、Ashley Thomasたちは、安全な飲料水を供給するための空気中水分収集装置の可能性を評価する地理空間ツールについて報告している。このツールには、湿度、気温、日射量の全球的パターンが組み込まれており、1～2平方メートルの太陽光収集面積を持つ仮説上の太陽電池式水分収集装置が用いられている。評価の結果、強い日光と30％超の湿度が実際に十分同時に存在し、日中の連続運転によって1日平均5リットルの水の生成が実現されることが明らかになった。この装置が広範に配備されれば、このような気候条件下で生活する約10億人に安全な飲料水を提供できる可能性がある。また、Lordたちは、これらの結果を既存のデバイスの可能性と比較し、最近登場した技術によってこれらの目標の達成が可能であることを示した。
今回の分析は、安全な飲料水に焦点を合わせており、灌漑、衛生設備、調理といった他の用途のための水を評価したものではない。Lordたちは、技術開発が続けば、自分たちの予測が達成され、世界的な影響を最大化する装置の将来設計に有益な情報を提供できる可能性があると考えている。
Solar-powered atmospheric water harvesting could provide safe drinking water for approximately 1 billion people, a global assessment modelled on hypothetical devices suggests. The findings, published in Nature, could inform designs for emerging and future harvesting technology.
Approximately 2.2 billion people lack access to safe drinking water worldwide, with the highest populations located in sub-Saharan Africa, South Asia and Latin America. Atmospheric water harvesting devices have been suggested as solutions to water shortages and work in two ways. Passive water harvesting devices rely solely on weather conditions to harvest pre-condensed dew or fog. Active devices, by contrast, may employ solar energy to either condense the water following harvesting at night when humidity is higher, or work on a continuous cycle, which reduces the size of device needed. However, questions have been raised over their performance and the global potential of the devices has not been analysed.
Jackson Lord, Philipp Schmaelzle, Ashley Thomas, and colleagues present a geospatial tool for assessing the potential of atmospheric water harvesting devices to provide safe drinking water. The tool incorporates global patterns of humidity, air temperature and solar radiation and is based on hypothetical solar-powered water harvesting devices with 1–2 m2 solar collection areas. Results show that strong sunlight and humidity above 30% do in fact sufficiently coincide and support producing an average of five litres of water per day via continuous daytime operation. Deployed widely, such devices may have the potential to provide safe drinking water for approximately 1 billion people who live in these climate conditions. The authors also compared these results with the potential of existing devices and indicate that these targets are possible with emerging technologies.
The analysis is focused on safe drinking water and does not assess water for other uses such as irrigation, sanitation or cooking. The authors suggest with continued technological development their projections could be met and could inform future design to maximize global impact.
doi: 10.1038/s41586-021-03900-w
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