【科學講堂】空氣中尋水源 「吸風飲露」成真
如何尋找可飲用的固定水源仍是人類面臨的一個重大問題，世界上不少地區的環境其實極之嚴峻，比如美國西岸的死亡谷國家公園，在日間的平均溫度可以超過攝氏50度，相對濕度只有14%。本來淡化海水是一個不錯的食水來源，但資源較少、遠離海岸的地區，可能不太適用淡化海水。其實一直以來，科學家們都在開發新的系統，利用太陽能和特別的化學物從空氣中收集水分。今次就和大家簡單介紹一下這方面的發展。
空氣也可以是水源？
科學家們估計，地球大氣中含有多達1萬3千立方公里的水分，超過全球河水容量的6倍，是一個不容忽視的穩定水源。在多山、多霧的地區，簡單地在空曠的地方放置繩網，就可以從霧中收集到水分。如此的裝置已在南美、印度和非洲部分地區使用，另外亦有裝置收集夜間凝結的露水。不過收集霧和露水，主要只適用在濕度較高的地方。
在死亡谷國家公園這些乾燥的地方，我們可以運用特別吸水的化學物從周邊的空氣抽取水分。金屬有機框架材料（Metal Organic Framework，簡稱MOF）就是一種這樣的材料。這種材料結合金屬和有機化學物，形成多孔的物料，有很大的表面積可以讓空氣中的水分凝聚在上面，所以就算空氣中只有5%的水分，MOF也能將其抽取出來。然後從MOF取出水分也十分容易：只需加熱到攝氏40度至攝氏45度，MOF就能把當中的水分釋放出來。科學家們估計，如果有1噸MOF，就可以每天收集5百公升水。
MOF也不是唯一合用的材料。水凝膠（hydrogels）亦是一種能夠吸收大量水分的聚合體，尤其是在加入氯化鋰等等可以幫助吸水的鹽分後，水凝膠可以比MOF吸收更大量的水。
不過，在較乾燥的情況下，MOF吸收和釋放水分的效率還是比水凝膠好一點。植物中的纖維素，也可以是合適的物料。纖維素本身的結構就已十分適合儲存水分，而且纖維素隨處可見，成本低廉。科學家們已在開發纖維素為本的吸水物料，但暫時要在相對濕度高達60%或以上，才能夠有效吸收水分。
成本方面，MOF和纖維素都較為廉價，比如1公斤MOF，大概只需要1至2美元。水凝膠的生產成本比較高，但科學家們已在開發更便宜的生產方法；更有設計把收集水分的裝置和太陽能電板合併，這樣一來太陽能電板多餘的電能就可以供收集水分的裝置使用，而收集到的水分又能夠幫助冷卻太陽能電板，提升它的效能；科學家們亦有開發農業的用途——吸滿了水的水凝膠可以放在泥土之中，避免農作物缺水。
小結
固定的食水來源，對我們的生存十分重要，所幸科學家們已經找到一些可靠的方法，幫助解決水源的問題。不過如何確保收集到的水分水質純正、不會受附近地區的污染影響？還要等待未來的研究來解答。
◆杜子航 教育工作者
早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。
