ಗಾಳಿಯಿಂದ ನೀರಿನ ಕೊಯ್ಲು!

ಶುದ್ಧವಾದ ನೀರು ಎಲ್ಲರಿಗೂ ಸಿಗುವಂತಾಗಬೇಕು ಎಂಬುದು ನಮ್ಮ ಸುಸ್ಥಿರ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಗುರಿಗಳಲ್ಲೊಂದೂ ಹೌದು. ಈ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ಸಮುದ್ರದ ಉಪ್ಪುನೀರನ್ನು ತಿಳಿಯಾಗಿಸುವುದು, ಕೊಳಚೆ ನೀರಿನ ಸಂಸ್ಕರಣೆ, ರಿವರ್ಸ್‌ ಆಸ್ಮೋಸಿಸ್‌ – ಹೀಗೆ ಸಾಕಷ್ಟು ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಶುದ್ಧಜಲದ ಅಭಾವವನ್ನು ನಿವಾರಿಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಗಳು ನಡೆದಿವೆ. ಆದರೆ ಇವೆಲ್ಲವೂ ನೀರಿನ ಮೂಲದಿಂದ ದೂರದಲ್ಲಿರುವ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗೆ ನೀರು ಪೂರೈಸಲಾರವು. ಹಾಗಾದರೆ ನೀರಿನ ಮೂಲಗಳಿಂದ ದೂರದಲ್ಲಿರುವವರಿಗೆ ನೀರನ್ನು ಒದಗಿಸುವುದು ಹೇಗೆ? ಅದಕ್ಕೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಬಳಸಿರುವ ತಂತ್ರವೇ ‘ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿನ ನೀರಿನ ಕೊಯ್ಲು!’ ನಮ್ಮ ಸುತ್ತಲಿನ ವಾತಾವರಣದ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿಯೂ ತೇವಾಂಶವಿರುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನೇ ಹೊರತೆಗೆದು ನೀರನ್ನು ಪೂರೈಸಿಕೊಂಡರೆ ಹೇಗೆ ಎನ್ನುವುದೇ ಟೆಕ್ಸಾಸ್‌ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಾದ ಜ್ಯುಹುವ ಯು ಮತ್ತು ತಂಡದವರ ಯೋಜನೆ.

ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ನೀರು ಮಂಜಿನ ರೂಪದಲ್ಲಿಯೂ ಇರುತ್ತದೆ, ಆವಿಯ ರೂಪದಲ್ಲಿಯೂ ಇರುತ್ತದೆ. ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿರುವ ನೀರಿನಂಶಕ್ಕಿಂತ ಮಂಜನ್ನೇ ಹೊರತೆಗೆಯುವುದು ಸುಲಭವಲ್ಲವೇ ಎಂದು ಅನ್ನಿಸಬಹುದು. ಅಂತೆಯೇ ಮಂಜಿನ ಹನಿಗಳನ್ನೂ ಕೊಯ್ಲು ಮಾಡಿ ನೋಡಿದ್ದಾರೆ ನಮ್ಮ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು. ಆದರೆ ಉಷ್ಣತೆ ಹೆಚ್ಚಿರುವ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಇದು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಏಕೆಂದರೆ ಅಲ್ಲಿ ಮಂಜುಗಟ್ಟುವುದಿರಲಿ, ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಇರುವ ನೀರೂ ಅತ್ಯಲ್ಪ. ಈ ನೀರಾವಿಯನ್ನೇ ಬಳಕೆಗೆ ಯೋಗ್ಯವಾದ ನೀರನ್ನಾಗಿಸುವುದೇ ಜ್ಯುಹುವ ಯು ಮತ್ತು ತಂಡದವರ ಪ್ರಯತ್ನ. ಮೊದಲಿಗೆ ಜಿ಼ಯೊಲೈಟುಗಳು ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾ ಜೆಲ್‌ಗಳನ್ನು ಹೀರುಕಾರಕಗಳಾಗಿ ಬಳಸಿ ನೀರು ಪಡೆಯುವ ಪರೀಕ್ಷೆ ನಡೆಸಿದ್ದಾರೆ. ಆದರೆ ಇವುಗಳು ನೀರನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಮಾಣವೂ ಕಡಿಮೆ ಹಾಗೂ ಹೀರಿಕೊಂಡ ನೀರನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಬಿಟ್ಟುಕೊಡುವುದೂ ಇಲ್ಲ ಮತ್ತು ಅದಕ್ಕೆ ಬೇಕಾಗುವ ಶಕ್ತಿಯೂ ಹೆಚ್ಚಂತೆ. ಮುಂದೆ, ಲೋಹ-ಸಾವಯವ ಮಾದರಿಯನ್ನು ರೂಪಿಸಿ ನೀರಾವಿಯನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲು ಇಟ್ಟಾಗ, ಹೆಚ್ಚು ನೀರನ್ನೇ ಸಂಗ್ರಹಿಸುವಲ್ಲಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿದ್ದಾರೆ. ಈಗ ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿರುವ ಮತ್ತೊಂದು ವಿಧಾನವೇ ಈ ಪಾಲಿಮರ್‌ ಜೆಲ್‌ಗಳು. ಇವುಗಳಿಗೆ ನೀರನ್ನು ಹಿಡಿದಿಡುವ ಉತ್ತಮ ಕ್ಷಮತೆಯೂ ಇದೆ ಹಾಗೂ ನೀರಿನೊಂದಿಗೆ ನಮ್ಮ ಅನುಕೂಲಕ್ಕೆ ತಕ್ಕಂತೆ ವರ್ತಿಸುವ ಹಾಗೆ ರೂಪಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಲ್ಲವಾಗಿದ್ದರಿಂದ, ಕಡಿಮೆ ಆರ್ದ್ರತೆಯಿರುವ ಜಾಗಗಳಲ್ಲೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ನೀರನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆಯಂತೆ. ಸುಲಭವಾದ ಎರಕ ಹೊಯ್ದು, ಅಗ್ಗದ ಜೈವಿಕ ವಸ್ತುಗಳಾದ ಕೆಸುವಿನ ಗೆಡ್ಡೆಯಂತಹ ಕೊಂಜಾಕ್‌ ಗಿಡದ ನಾರು ಗ್ಲುಕೋಮನ್ನನ್‌, ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಪ್ರೊಪೈಲ್‌ ಸೆಲ್ಯುಲೋಸು ಮತ್ತು ಹೈಗ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್‌, ಅಂದರೆ ನೀರನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಬಲ್ಲಂತಹ ಲಿಥಿಯಂ ಕ್ಲೋರೈಡ್‌ ಉಪ್ಪು – ಇವೆಲ್ಲವನ್ನೂ ಬಳಸಿ ಎರಕ ಹೊಯ್ಯಲಾದಂಥವು. ಹಾಗಾಗಿ ಇವು ಬೇರೆಲ್ಲಾ ವಿಧಾನಗಳಿಗಿಂತಲೂ ಉತ್ತಮ ಹಾಗೂ ವಿಶೇಷ ಎಂಬುದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ಅಭಿಪ್ರಾಯ.

ನೀರನ್ನು ಎಲ್ಲರಿಗೂ ಎಲ್ಲಡೆಯೂ ಸಮಾನವಾಗಿ ದೊರಕುವಂತೆ ಮಾಡುವ ಇದೊಂದು ಸುಸ್ಥಿರವಾದ ವಿಧಾನವೇ ಸರಿ. ಆದರೆ ಆರ್ದ್ರತೆ ಶೇ.30 ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತಲೂ ಕಡಿಮೆಯಿರುವ ಸ್ಥಳಗಳಲ್ಲಿ ನೀರುಹೀರುಕಾರಕಗಳು ಹೆಚ್ಚು ನೀರನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಕಷ್ಟ. ಮರುಭೂಮಿಗಳಲ್ಲಿ ಅರ್ದ್ರತೆ ಬಹುತೇಕ ಶೂನ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಮೈಸೂರಿನಂತಹ ಊರುಗಳಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು ಶೇ.70ರಷ್ಟಿರುತ್ತದೆ. ಜ್ಯುಹುವ ಯು ಮತ್ತು ತಂಡದವರು ಅಭಿವೃದ್ದಿಪಡಿಸಿರುವ ಸೂಪರ್‌ ಹೈಗ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್‌ ಪಾಲಿಮರ್‌ ಫಿಲಂಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಕ್ಷಮತೆಯುಳ್ಳಂಥವು ಹಾಗೂ ತಮ್ಮ ತೂಕದ ಅರ್ಧದಷ್ಟು ನೀರನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಿರುವಂಥವು. ಇವು ಶೇ. 15ರಿಂದ 30ರಷ್ಟು ಆರ್ದ್ರತೆ ಇರುವಲ್ಲಿಯೂ ಹೆಚ್ಚು ನೀರನ್ನು, ಅಂದರೆ 0.64-0.96 gg-1 ಅಷ್ಟನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಬಲ್ಲುವಂತೆ. ಹಾಳೆಗಳಲ್ಲಿ 20-50 ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರಿನಷ್ಟು ಸೂಕ್ಷ್ಮಗಾತ್ರದ ರಂಧ್ರಗಳಿರುತ್ತವೆ. ಕ್ರಮವಾಗಿ ಜೋಡಣೆಯಾಗಿರುವ ಈ ರಂಧ್ರಗಳೇ ನೀರನ್ನು ಸಮರ್ಥವಾಗಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲು ನೆರವಾಗುವವು. ಈ ರೀತಿಯ ರಚನೆಗೆಂದೇ ಗ್ಲುಕೋಮನ್ನನ್‌ ಸ್ಟಾರ್ಚ್‌ ಪುಡಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ. ಹಾಳೆಗಳನ್ನು ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ತೆರೆದಿಟ್ಟಾಗ ನೀರನ್ನು ಹೀರಿಕೊಂಡಿರುತ್ತವೆ. ನಂತರ ಇವನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡಿದಾಗ ನೀರನ್ನು ಬಿಟ್ಟುಕೊಡುತ್ತವೆ. ಹೀಗೆ ಸಂಗ್ರಹಿಸಿದ ನೀರನ್ನು ಸಂಸ್ಕರಿಸಿ, ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಿದರೆ ಬಳಕೆಗೆ ಯೋಗ್ಯವಾದ ನೀರು ಸಿಕ್ಕಂತಾಯಿತು.

ಹಾಳೆಗಳಲ್ಲಿರುವ ತಾಪಸಂವೇದಿ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಪ್ರೊಪೈಲ್‌ ಸೆಲ್ಯುಲೋಸು, ತಣ್ಣಗಿದ್ದಾಗ ನೀರನ್ನು ಹೀರಿಕೊಂಡು, ಬಿಸಿಯಾದಾಗ ಹೀರಿಕೊಂಡಿರುವ ನೀರನ್ನು ಬಿಟ್ಟುಕೊಡುತ್ತದೆ. ಹಾಳೆಗಳಿಂದ ಬೇರೆಯಾದ ನೀರನ್ನು ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತಾರೆ. ಈ ಹಾಳೆಗಳಲ್ಲಿ ನೀರನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಹಾಗೂ ಹೊರಹಾಕುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಅತ್ಯಂತ ವೇಗವಾಗಿ ನಡೆಯುತ್ತದೆ. ಹತ್ತು ನಿಮಿಷಗಳಿಗೆ ಒಂದರಂತೆ, ದಿನಕ್ಕೆ 14ರಿಂದ 24 ಬಾರಿ ಈ ಕ್ರಿಯೆಯು ಜರುಗ
ಬಲ್ಲುದು. ಹೀಗೆ ಈ ಕ್ರಿಯೆ ವೇಗವಾಗಿ ನಡೆಯುತ್ತದಾದ್ದರಿಂದ, ಒಂದು ದಿನದಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ಆರ್ದ್ರತೆಯಿರುವ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 5.8 LKg-1 ಹಾಗೂ ಹೆಚ್ಚು ಆರ್ದ್ರತೆಯುಳ್ಳ ಕಡೆ ದಿನಕ್ಕೆ 13.3 LKg-1ನಷ್ಟು ನೀರನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದಂತೆ.

ಪಾಲಿಮರ್‌ ಹಾಳೆಗಳು

ಸೂಪರ್‌ ಹೈಗ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್‌ ಪಾಲಿಮರ್‌ ಹಾಳೆಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸುವುದೂ ಸುಲಭವೇ. ಕೊಂಜಾಕ್‌ ಗ್ಲುಕೋಮನ್ನನ್‌ ನಾರು, ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಪ್ರೊಫೈಲ್‌ ಸೆಲ್ಯುಲೋಸು ಮತ್ತು ಲೀಥಿಯಂ ಕ್ಲೋರೈಡು – ಇವುಗಳನ್ನು ಹದವಾಗಿ ಬೆರೆಸಿ ಅಚ್ಚಿಗೆ ತುಂಬಿಸುವುದು. ಎರಡೇ ನಿಮಿಷದಲ್ಲಿ ಜೆಲ್‌ ಸಿದ್ಧವಾಗುತ್ತದೆ. ಅಚ್ಚಿನ ಸಹಿತ ಜೆಲ್‌ ಅನ್ನು ಫ್ರೀಜರ್‌ನಲ್ಲಿಟ್ಟು ನೀರಿನಂಶವನ್ನು ತೆಗೆದರೆ (ಫ್ರೀಜ್‌ ಡ್ರೈಯಿಂಗ್)‌ ಗಾಳಿಯಿಂದ ನೀರು ಸೇದಲು ಪಾಲಿಮರ್‌ ಹಾಳೆ ಸಿದ್ಧ. ಇವನ್ನು ಬೇಕಾದ ಗಾತ್ರ ಹಾಗೂ ಆಕಾರದಲ್ಲಿಯೂ ತಯಾರಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಈ ಕ್ರಿಯೆಯು ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಜರುಗುತ್ತದೆಯೇ ಎಂದು ನೋಡಲು ಸುಮಾರು 100 ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರಿನಷ್ಟು ದಪ್ಪವಿರುವ ಹಾಳೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಪ್ರಯೋಗಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಈ ಹಾಳೆಗಳು ಎಷ್ಟರ ಮಟ್ಟಿಗೆ ಹಾಗೂ ಎಷ್ಟು ಬೇಗನೆ ನೀರಾವಿಯನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಬಲ್ಲವು ಎಂಬುದನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಿದ್ದಾರೆ. ವಿವಿಧ ಆರ್ದ್ರತೆಯಿರುವ ಗಾಳಿಯನ್ನು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಹರಿಸಿ ನೋಡಿದ್ದಾರೆ. ನೀರಾವಿಯ ಒತ್ತಡವು ಪಾಲಿಮರ್‌ ಒಳಗಿನ ಒತ್ತಡಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುವುದರಿಂದ ರಂಧ್ರಗಳ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗಿ ಪಾಲಿಮರ್‌ ಒಳಗೆ ಸಂಗ್ರಹವಾಗಿರುವುದನ್ನು ಹಾಗೂ ನಂತರ ಹಾಳೆಗಳು ಹಿಗ್ಗುವುದನ್ನೂ ಗಮನಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಹಾಳೆಗಳನ್ನು 60 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಂ. ಉಷ್ಣತೆಯಲ್ಲಿ ಕಾಯಿಸಿದಾಗ ಹೀರಿಕೊಂಡಿರುವ ಸುಮಾರು ಶೇ.70ರಷ್ಟು ನೀರು ಹೊರಬಂದಿದೆಯಂತೆ. ಇಂತಹ ಒಂದು ಕಿಲೋಗ್ರಾಂ ಹಾಳೆಗಳು ಒಂದು ಗಂಟೆಯಲ್ಲಿ 1.65L ನೀರನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಬಲ್ಲದಂತೆ.

ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿರುವ ತೇವಾಂಶದಿಂದ ನೀರನ್ನು ಪಡೆಯುವ ಬೇರೆ ವಿಧಾನಗಳಿಗಿಂತ ಈ ಸೂಪರ್‌ ಹೈಗ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್‌ ಪಾಲಿಮರ್‌ ಹಾಳೆಗಳು ಅಗ್ಗ, ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಿ, ತಯಾರಿಸುವುದೂ ಸುಲಭ, ಬಳಸುವುದೂ ಸುಲಭ. ಹಾಗಾಗಿ ಇವು ಉಷ್ಣಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಬಲ್ಲವು ಹಾಗೂ ಹೆಚ್ಚು ಬೇಡಿಕೆಗೆ ಬರಬಹುದು ಎನ್ನುವ ಆಶಯ ಜ್ಯುಹುವ ಯು ಮತ್ತು ತಂಡದವರದ್ದು.

ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ‘ನೇಚರ್‌ ಕಮ್ಯುನಿಕೇಷನ್ಸ್‌’ ಪತ್ರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ವರದಿಯಾಗಿದೆ. ಸಂಶೋಧನೆಯ ಮೂಲ ಇಲ್ಲಿದೆ: https://doi.org/10.1038/s41467-022-30505-2