Sebuah temuan baru yang dikembangkan oleh para peneliti di The Ohio State University. Ilmuwan berhasil menawarkan solusi untuk mengatasi kelangkaan air dari proses yang terinspirasi oleh alam.
Manusia tidak bisa bertahan hidup tanpa air bersih. Dan di tempat-tempat di mana air langka, seperti gurun, misalnya, menyalurkan air kepada orang-orang, jelas membutuhkan pekerjaan teknik yang cukup rumit dan mahal. "Kami berpikir bagaimana kita bisa mengumpulkan air dari udara sekitar di sekitar kita," Kata Bharat Bhushan, Profesor teknik mesin Howard D. Winbigler di Negara Bagian Ohio.
"Jadi, kita melihat pada hal-hal di alam yang sudah melakukan hal tersebut seperti kaktus, kumbang, rumput padang pasir," kata Bhushan. Temuan mereka dipublikasikan pada akhir Desember lalu di jurnal Philosophical Transactions of the Royal Society. Karya-karya itu ditulis bersama dengan mahasisawa Ph.D di Ohio State University, Dev Gurera.
Karya Bhushan berfokus pada menemukan solusi yang diilhami alam untuk masalah sosial. Dalam hal ini, tim peneliti ini mencari ke gurun untuk menemukan kehidupan-kehidupan yang mampu bertahan meskipun akses air terbatas. Kaktus, kumbang, dan rumput gurun semuanya mengumpulkan air yang terkondensasi dari kabut saat malam hari, mengumpulkan tetesan dari udara dan menyaringnya ke akar atau reservoir, memberikan hidrasi yang cukup untuk bertahan hidup.
Tetesan air mengumpul pada "benjolan" bebas lilin yang tahan air pada punggung kumbang, lalu meluncur ke mulut kumbang di permukaan yang rata di antara benjolan. Rumput gurun mengumpulkan air di ujungnya, kemudian menyalurkan air ke sistem akar mereka melalui saluran di setiap bilah. Kaktus mengumpulkan air pada ujungnya yang berduri sebelum mengarahkan tetesan ke duri berbentuk kerucut ke dasar tanaman.
Tim Bhushan mempelajari masing-masing makhluk hidup ini dan menyadari bahwa mereka dapat membangun sistem yang serupa - walaupun lebih besar - untuk memungkinkan manusia menarik air dari kabut malam hari atau kondensasi. Mereka mulai mempelajari cara-cara dimana permukaan yang berbeda dapat mengumpulkan air, dan permukaan mana yang paling efisien.
Menggunakan printer 3D, mereka membangun permukaan dengan tonjolan dan duri, kemudian menciptakan lingkungan tertutup dan berkabut menggunakan humidifier komersial untuk melihat sistem mana yang paling banyak mengumpulkan air. Mereka belajar bahwa bentuk kerucut mengumpulkan lebih banyak air daripada bentuk silindris.
"Yang masuk akal, mengingat apa yang kita ketahui tentang kaktus," kata Bhushan. Alasan yang terjadi, menurut Bhushan, adalah karena fenomena fisika yang disebut gradien tekanan Laplace. Air berkumpul di ujung kerucut, kemudian mengalir menuruni lereng kerucut ke dasar, di mana reservoir menunggu.
Permukaan yang beralur memindahkan air lebih cepat daripada permukaan yang tidak digerakkan - "yang tampak jelas dalam retrospeksi, karena apa yang kita ketahui tentang rumput," kata Bhushan. Dalam percobaan yang dilakukan tim peneliti, permukaan beralur mengumpulkan sekitar dua kali lebih banyak air daripada permukaan yang tidak digerakkan.
Bahan yang terbuat dari kerucut juga penting. Permukaan hidrofilik - yang memungkinkan air mengalir daripada menyerapnya - mengumpulkan sebagian besar air. "Bahan permukaan kumbang heterogen, dengan bintik-bintik hidrofilik dikelilingi oleh daerah hidrofobik, yang memungkinkan air mengalir lebih mudah ke mulut kumbang," jelas Bhushan.
Tim peneliti juga bereksperimen pada sebuah struktur yang mencakup banyak kerucut, dan mengetahui bahwa lebih banyak air yang terakumulasi ketika tetesan air dapat menyatu di antara kerucut yang terpisah satu atau dua milimeter. Timpun melanjutkan eksperimen tersebut. Sejauh ini, pekerjaan peneliti ini dilakukan pada tingkat laboratorium saja, tetapi Bhushan membayangkan pekerjaannya dapat ditingkatkan, dengan struktur di gurun yang dapat mengumpulkan air dari kabut atau kondensasi.
Air itu, menurutnya, dapat melengkapi air dari sistem publik atau sumur, baik berbasis rumah-per-rumah, atau berbasis masyarakat. Ada preseden untuk gagasan itu: Di daerah-daerah di seluruh dunia, termasuk Gurun Atacama di Chili, jaring besar menangkap air dari kabut dan mengumpulkannya di reservoir untuk digunakan petani dan lainnya.
Bhushan percaya Jalajala itu mungkin bukan cara paling efisien untuk memanfaatkan air dari udara. "Pasokan air adalah masalah yang sangat penting, terutama bagi orang-orang di bagian paling gersang di dunia," kata Bhushan. "Dengan menggunakan teknologi bio-terinspirasi, kami dapat membantu mengatasi tantangan menyediakan air bersih untuk orang-orang di seluruh dunia, seefisien mungkin," Bhushan menambahkan.
nik/berbagai sumber/E-6
