Teknologi pemanen air dari udara kini makin dekat ke kebutuhan nyata di wilayah yang paling sulit dijangkau sumber air bersih. Salah satu pendekatan yang paling menonjol datang dari hydrogel tenaga surya yang mampu mengambil kelembapan langsung dari udara gurun, lalu mengubahnya menjadi air minum.
Dorongan untuk mengembangkan teknologi seperti ini memang besar. Organisasi Kesehatan Dunia menyebut satu dari empat orang di Bumi belum memiliki akses andal ke air minum yang aman, sehingga cara baru untuk memanen air dari udara makin relevan.
Bagaimana material ini bekerja
Tim peneliti dari Stanford dan MIT menguji material hydrogel yang memadukan garam dan polimer seperti spons. Bahan itu menyerap uap air dari udara, kemudian melepaskannya kembali sebagai air minum ketika terkena sinar matahari.
Dalam uji lapangan di Gurun Atacama, Chili, tim memakai panel aluminium hitam berukuran kira-kira sebesar loyang kue. Panel itu menyerap panas matahari pada siang hari, memanaskan hydrogel, lalu mendorong air keluar sebagai uap sebelum dikondensasikan menjadi cairan yang layak diminum.
Pendekatan ini menarik karena menargetkan wilayah yang sangat kering, tempat sumber air bersih yang stabil selama ini hampir mustahil diandalkan. Di lingkungan seperti itu, udara justru masih menyimpan kelembapan yang bisa dimanfaatkan.
Masalah lama pada hydrogel
Hydrogel bukan konsep baru, tetapi daya tahannya selama ini menjadi hambatan utama. Carlos Diaz-Marin, asisten profesor energy science and engineering di Stanford’s Doerr School of Sustainability sekaligus salah satu ko-lead penulis studi, menilai aspek degradasi material sebelumnya belum mendapat perhatian yang cukup.
Versi lama material tersebut hanya bertahan sekitar 30 siklus isi-dan-lepas sebelum rusak. Diaz-Marin menjelaskan bahwa kerusakan itu bisa mengganggu potabilitas air karena garam atau polimer berisiko masuk ke kondensor.
Selama empat tahun pengembangan di laboratorium, tim menemukan sumber masalahnya ada pada logam tempat hydrogel diletakkan. Casing logam memang diperlukan untuk menghantarkan panas matahari, tetapi juga dapat melepaskan ion yang memicu radikal perusak di dalam gel.
Radikal itu merusak rantai polimer dan membuat material cepat hancur. Solusinya ternyata sederhana, yaitu menambahkan lapisan anti-korosi komersial pada logam agar ion tidak mencapai gel.
Hasil yang jauh lebih tahan lama
Perubahan kecil itu memberi dampak besar pada performa material. Hydrogel baru bertahan lebih dari delapan bulan dalam stress-testing dan melewati lebih dari 190 siklus panen air tanpa mengkontaminasi air.
Chad Wilson, ko-lead author yang mengerjakan hydrogel ini saat masih menjadi mahasiswa pascasarjana di MIT, menyebut material baru itu menarik karena mampu menghasilkan air minum di kondisi ekstrem. Ketahanan seperti ini membuat pendekatan yang sebelumnya rapuh menjadi jauh lebih layak untuk dipakai di lingkungan keras seperti gurun.
Saat ini, desain tersebut mampu menghasilkan hingga dua liter air per hari. Jumlah itu dinilai cukup untuk kebutuhan dasar satu orang dalam situasi darurat.
Biaya dan arah pengembangan berikutnya
Diaz-Marin memperkirakan peningkatan performa ini dapat menurunkan biaya produksi air menjadi sekitar satu sen per liter. Ia menyebut angka itu kira-kira 1% dari harga air kemasan dan mendekati biaya air keran yang dibayar warga Amerika Serikat.
Tim peneliti juga menargetkan kapasitas yang lebih tinggi, yakni lima liter per hari. Sasaran itu diarahkan agar teknologi ini bisa membantu komunitas pedesaan di wilayah arid yang tidak memiliki opsi desalinasi.
Diaz-Marin menyoroti masyarakat yang selama ini harus berjalan berjam-jam setiap tahun hanya untuk mendapatkan air. Bagi kelompok seperti itu, sistem yang memanen air dari udara gurun dapat menjadi alternatif yang jauh lebih praktis.
Mengapa pendekatan ini penting
Hydrogel sendiri merupakan material lunak seperti spons yang terbuat dari polimer penyerap air. Bahan semacam ini sudah umum dipakai pada popok, lensa kontak, pembalut luka, dan beberapa produk kecantikan.
Pada desain ini, hydrogel dipadukan dengan lithium chloride, garam yang sangat higroskopis dan mampu menarik kelembapan bahkan di iklim sangat kering. Saat dipanaskan matahari, kelembapan itu dilepas sebagai uap air lalu dikondensasikan menjadi air minum.
Teknologi ini belum siap untuk penggunaan skala besar, tetapi pengembangannya terus dikebut karena kebutuhan air bersih di banyak wilayah sangat mendesak. Di saat yang sama, pendekatan lain untuk memanen air dari udara juga berkembang, termasuk metal-organic frameworks yang mampu menangkap air pada tingkat kelembapan relatif serendah 10%.
-
-
-
-
