‘Sis arp’ en hafif siste bile suyu toplar

Hafif bir sisle su toplama için yeni bir yaklaşımı geçtiğinizde ne elde edersiniz? Cevap: beklediğinizden çok daha fazla su.

Mühendislik teknolojisinin biyomimetik tasarımla disiplinlerarası bir mühendislik eşleştirmesi olan sis arpının gelişimi ilk kez 2018’de bildirildi. Sis arpının gelişiminin arkasındaki umut basitti: dünyanın suyun az olduğu ancak sisin bulunduğu, kullanılabilir sis suyu sürdürülebilir bir seçenek olabilir. Sis ağları halihazırda kullanımdayken, sis arpasının üstün verimliliği, dünya çapında sis hasadın yapılabildiği bölge sayısını önemli ölçüde artırabilir. Fark, sis arpının öncekilerden daha az yoğun sisten su elde etme konusundaki tuhaf yeteneğinde geliyor.

Ortak yaklaşım, yeni tasarımın mevcut bilim ile birleşimi olmuştur. Bilim, Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü’nden Yardımcı Doçent Jonathan Boreyko ile başladı. Grubu arp yaklaşımını varsaydı ve arp prototiplerinin performansını karakterize etti. Tasarım geliştirme, Mimarlık ve Kent Araştırmaları Fakültesi Endüstriyel Tasarım Bölümü’nden Doçent Brook Kennedy tarafından yürütülmüştür. Kennedy’nin ürün geliştirme ve malzeme bilgisi, projeyi gerçek dünya ortamlarında prototiplenebileceği ve test edilebileceği noktaya getirdi. Erken finansman Yaratıcılık, Sanat ve Teknoloji Enstitüsü’nden geldi.

“Milyarlarca insan dünya çapında su kıtlığı ile karşı karşıya,” dedi Kennedy. “Sis arpının, toplulukların en temel ihtiyaçlarını karşılamasına yardımcı olmak için doğadan içgörü sağlayan nispeten basit, düşük teknolojili bir icadın harika bir örneği olduğunu düşünüyoruz.”

“Arp” tasarımı siste ortam suyunu toplamak için paralel teller kullanırken, dünya çapında kullanılan mevcut teknoloji öncelikle bir ekran ağına dayanmaktadır. Yeni cihaz için laboratuvarda kanıtlanmış teori, paralel tellerin su toplama, tıkanmalardan kaçınma ve toplayıcıya drenajı artırmada daha verimli olmasıdır. Araştırmacıların küçük ölçekli erken testleri, yüksek sisli koşullarda, arplarının kafesli olanları iki ila bir faktör geride bıraktığını gösterdi.

Test daha sonra tam anlamıyla sahaya taşındı. Virginia Tech Kentland Çiftliği’nin açık alanlarında, o zaman lisans Brandon Hart, yağmurun bulguları etkilemesini önlemek için çatılı yapılar inşa etti. Bu kaplamaların altında, sis arpları üç farklı ağ biçerdöver ile yan yana yerleştirildi: biri harp ile eşdeğer tel çaplarına, biri hasat için daha uygun bir tel boyutuna ve diğeri Raschel mesh kullanarak – düz- yatay destekler arasındaki v-şekilli dizilerde panel şeritler. Bu v şeklindeki ağ şu anda dünyadaki sis toplama sahaları arasında en popüler olanıdır.

Laboratuarda yoğun sis koşulları kullanılırken, Virginia Tech’i çevreleyen gerçek sis koşulları genellikle çok daha hafiftir. Saha testleri başladığında, Boreyko ve Kennedy mevcut sisin yeterli testler yapmak için ihtiyaç duydukları geribildirimi sağlayacağından şüpheliydiler. Onlar hoş bir sürpriz.

Sis, Yeni Nehir Vadisi’nin tepeleri üzerinde yuvarlanmaya başladığında, sis arpları her zaman sonuç verdi. İnce siste, ağ toplayıcıların toplama boruları tamamen damlamadan yoksundu. Sis yoğunluğu artsa bile, arplar yoldaşlarından daha iyi performans göstermeye devam etti. Sis yoğunluğuna bağlı olarak, bu çıktı iki kat daha fazla çıktı ile neredeyse 20 kat arasında değişiyordu.

Laboratuvar çalışmaları ve saha verilerini bir araya getiren araştırmacılar, toplama potansiyelinin birden fazla faktörün sonucu olduğunu belirlediler. Bunlar arasında en büyüğü, ağ ve arp arasındaki toplanabilir su damlacıklarının büyüklüğüdür. Her iki durumda da hasat edilmek için, havanın içinden geçerken su yerçekimi ile toplama noktalarına doğru ilerlerken ağ veya arp üzerine yakalanmalıdır . Sis arpları yalnızca dikey kablolar kullanır ve mobil damlalar için engelsiz bir yol oluşturur. Kafes toplayıcılar, aksine, hem yatay hem de dikey yapıya sahiptir ve su damlaları, yatay parçaları geçmek için önemli ölçüde daha büyük olmalıdır. Saha testlerinde, kafes toplayıcılar rutin olarak, inmeden önce harpslerden yaklaşık 100 kat daha büyük bir boyuta ulaşan damlacıklar gerektirdi. Asla damlamayan su buharlaşır ve toplanamaz.

Boreyko, “Yoğun siste bunun en az iki kat daha fazla su alabileceğimizi zaten biliyorduk.” Dedi. “Ancak alan testlerimizde , ortalama bir siste ortalama 20 kat daha fazla su alabileceğimizi fark etmek, bize sis toplamanın merkezi olmayan, temiz su elde etmek için uygun bir araç olduğu bölgelerin genişliğini önemli ölçüde artırabileceğimizi umuyor .”