《自然水》发表的一项研究显示，加州大学伯克利分校的研究人员设计了一种经过极端天气验证的手持设备，可以仅使用环境阳光作为能源，从空气中提取水分子并将其转化为饮用水。

这种大气水收集器使用一种被称为金属有机框架(MOF)的超多孔材料，在北美最热、最干燥的地方死亡谷国家公园反复提取水。这些测试表明，该设备可以在任何地方提供清洁水，解决气候变化加剧干旱状况的紧迫问题。

“世界上几乎三分之一的人口生活在缺水地区。联合国预计，到 2050 年，地球上近 50 亿人将在一年的大部分时间里经历某种缺水压力，”奥马尔·亚吉 (Omar Yaghi) 说，伯克利化学教授，发明了 MOF，并领导了这项研究。“这与利用新的水源非常相关。”

其他种类的材料，如水凝胶、沸石或盐，无法在低湿度条件下同时以节能方式和高容量运行。MOF 驱动的收割机可以，使其成为解决从饮用水到农业等相关水资源短缺问题的异常强大的工具。该技术还可用于在水资源丰富但不清洁的地区确保纯净水。

该研究说明了专门设计的 MOF 可以帮助社会应对和适应气候变化的一种方式。计算、数据科学和学会巴卡尔地球数字材料研究所 (BIDMaP) 的专家正在利用数据科学和机器学习来加速和扩大这些分子、材料和设备的设计。

“我们在 BIDMaP 所做的就是创建我所说的‘数字创新周期’，以连接分子、材料以及材料的配置方式和安装到设备中的方式，包括实际的设备设计、其效率和性能，”说Yaghi，BIDMaP 联合主任兼首席科学家。“所有这些都是相互关联的，每个部分都必须进行优化才能获得最高的性能。”

这项研究“MOF 集水器在环境阳光下从死亡谷沙漠空气中产生水”的作者是 Woochul Song、Zhiling Cheng、Ali Alawadhi 和 Yaghi。他们隶属于伯克利化学系、卡维利能源纳米科学研究所和 BIDMaP。

集水和生产力

伯克利研究人员在加利福尼亚州伯克利和加利福尼亚州死亡谷国家公园测试了该设备。尽管死亡谷的湿度极低且每日温度变化很大，但由 MOF 驱动的设备仍在这两个地点反复提取水。

它在收集水方面也非常高效，它以大气蒸汽形式捕获的水的 85% 至 90% 都释放为饮用水。它每天每公斤金属有机框架可收获 285 克水，相当于一杯水。MOF 可以在多年内持续运行多个周期，而无需补充或修改。在其使用寿命结束时，MOF 可以在水中以零排放且可持续的方式拆卸和重新组装。

开发 MOF 和该设备的专家团队对这对环境的意义感到兴奋。它与其他清洁水发电技术的区别之一是它完全由环境阳光供电，不需要额外的电源来运行。这意味着它的运行不会产生任何导致地球变暖的排放。

它也比过去的 MOF 动力收割机更小，可以放入手提包中。尽管尺寸发生了变化，但该设备更加节能。它每平方米水蒸气可产生 200 克清洁水，是 Yaghi 团队早期采用 MOF 驱动的收割机的水生产率的三倍多。

这个早期原型可能会在效率、尺寸和规模方面有进一步的发展。Yaghi 表示，有一天，在数据科学和机器学习的帮助下，他可能会看到由 MOF 驱动的家用集水器和社区规模的集水器得到广泛采用。这些设备可能位于厨房，甚至位于空调旁边，为家庭提供用于烹饪和清洁的清洁水。他说，一些公司已经在这方面开展工作。