Стабильное снабжение водой, энергией и продовольствием - это три основных и незаменимых фактора современной жизни. Однако часть населения мира по-прежнему не имеет доступа к чистой воде или экологически чистой энергии, многие из них живут в сельских районах с засушливым климатом.

Ученые из Университета науки и технологий имени короля Абдуллы (KAUST) в Саудовской Аравии разработали систему, работающую на солнечной энергии, которая успешно выращивает сельскохозяйственные культуры, используя воду, извлеченную из воздуха, при производстве электроэнергии. 

Экспериментальная система сочетает в себе фотоэлектрические панели с абсорбирующим гидрогелем для получения воды из воздуха с использованием чистой энергии, которая была бы потрачена впустую, и подходит для децентрализованных небольших ферм в отдаленных местах, таких как пустыни и океанические острова.

Интегрированная система совместного производства воды, электроэнергии и урожая (WEC2P) состоит из солнечной фотоэлектрической панели, размещенной поверх слоя гидрогеля, который установлен на большой металлической коробке для конденсации и сбора воды.

Гидрогель может эффективно поглощать водяной пар из окружающего воздуха и высвобождать содержащуюся в нем воду при нагревании. Наличие этого слоя также увеличивает эффективность фотоэлектрической панели примерно на 9%, поскольку он поглощает избыточное тепло, сохраняя при этом более низкую температуру панели.

Команда использовала отработанное тепло солнечных батарей при выработке электроэнергии для удаления поглощенной воды из гидрогеля. Металлический ящик внизу собирает пары и конденсирует газ в воду, которую можно собирать для использования в ирригации или для питья.

Исследователи провели тест по выращиванию растений с использованием системы WEC2P в Саудовской Аравии в течение двух недель в июне, когда погода была очень жаркой. Они использовали воду, собранную исключительно из воздуха, для орошения 60 семян шпината, посаженных в пластиковый ящик для выращивания растений. В ходе эксперимента солнечная панель со слоем гидрогеля размером примерно с «крышку студенческой парты» произвела в общей сложности 1519 ватт-часов электроэнергии и около 2 литров воды, что позволило 57 из 60 семян шпината нормально прорасти до 18 сантиметров.