Jika selama ini udara gurun identik dengan kekeringan, tim peneliti dari Stanford dan MIT justru melihatnya sebagai sumber air yang belum dimanfaatkan. Mereka mengembangkan hydrogel yang dapat menarik kelembapan dari udara lalu mengubahnya menjadi air minum dengan bantuan sinar matahari.
Pendekatan ini menjadi menarik karena dirancang untuk wilayah yang sangat kering, tempat pasokan air bersih yang stabil sering kali sulit diandalkan. Dalam konteks krisis air global, teknologi semacam ini dinilai semakin relevan, terutama ketika Organisasi Kesehatan Dunia menyebut satu dari empat orang di Bumi belum memiliki akses andal ke air minum yang aman.
Hydrogel yang bekerja bersama matahari
Material yang diuji tim ini dipublikasikan di Nature Communications. Hydrogel tersebut bekerja seperti spons yang menyerap uap air dari udara, lalu melepaskannya kembali saat dipanaskan oleh sinar matahari.
Dalam uji lapangan di Gurun Atacama, Chili, peneliti memakai panel aluminium hitam seukuran kira-kira loyang kue. Panel itu menyerap panas pada siang hari, memanaskan hydrogel, lalu mendorong air keluar sebagai uap yang kemudian dikondensasikan menjadi air layak minum.
Hydrogel sendiri bukan konsep baru. Bahan lunak berbasis polimer ini juga dikenal luas dalam produk seperti popok, lensa kontak, pembalut luka, dan beberapa produk kecantikan.
Masalah lama yang akhirnya dibenahi
Selama ini, tantangan terbesar bukan hanya soal mengambil air dari udara, tetapi memastikan materialnya tahan lama. Carlos Diaz-Marin, asisten profesor energy science and engineering di Stanford’s Doerr School of Sustainability sekaligus salah satu ko-lead penulis studi, mengatakan bahwa degradasi material sebelumnya belum mendapat perhatian yang cukup, padahal sangat penting untuk produksi air.
Versi lama material tersebut hanya bertahan sekitar 30 siklus isi-dan-lepas sebelum rusak. Kondisi itu berisiko mengganggu potabilitas air karena garam atau polimer bisa ikut masuk ke kondensor.
Setelah empat tahun kerja laboratorium, tim menemukan sumber masalahnya ada pada logam tempat hydrogel diletakkan. Casing logam memang dibutuhkan untuk menghantarkan panas matahari, tetapi juga dapat melepaskan ion yang memicu radikal perusak di dalam gel.
Radikal itu kemudian merusak rantai polimer dan membuat material cepat hancur. Solusinya ternyata sederhana, yakni menambahkan lapisan anti-korosi komersial pada logam agar ion tidak mencapai gel.
Daya tahan jauh meningkat
Perubahan kecil tersebut menghasilkan lompatan besar. Hydrogel baru bertahan lebih dari delapan bulan dalam pengujian ketahanan dan melewati lebih dari 190 siklus panen air tanpa mengontaminasi air.
Chad Wilson, ko-lead author yang mengerjakan hydrogel ini saat masih menjadi mahasiswa pascasarjana di MIT, menyebut material itu menarik karena mampu menghasilkan air minum di kondisi ekstrem. Dengan ketahanan yang lebih baik, pendekatan yang sebelumnya rapuh menjadi jauh lebih layak untuk dipakai di lingkungan keras seperti gurun.
Biaya ditekan, target diperluas
Diaz-Marin memperkirakan peningkatan ini dapat menurunkan biaya produksi air menjadi sekitar satu sen per liter. Angka itu disebut kira-kira 1% dari harga air kemasan dan mendekati biaya air keran yang dibayar warga Amerika Serikat.
Saat ini, desain tersebut mampu menghasilkan hingga dua liter air per hari. Jumlah itu dinilai cukup untuk kebutuhan dasar satu orang dalam situasi darurat.
Tim peneliti juga menargetkan peningkatan kapasitas hingga lima liter per hari. Diaz-Marin berharap teknologi ini nantinya dapat membantu komunitas pedesaan di wilayah arid yang tidak memiliki opsi desalinasi, termasuk orang-orang yang harus berjalan berjam-jam setiap tahun hanya untuk mendapatkan air.
Mengapa pendekatan ini diperhitungkan
Hydrogel yang dipadukan dengan lithium chloride membuat sistem ini mampu menarik kelembapan bahkan dari iklim sangat kering. Saat dipanaskan matahari, kelembapan itu dilepas sebagai uap air lalu dikondensasikan menjadi air minum.
Teknologi ini memang belum siap untuk penggunaan skala besar. Namun, pengembangannya terus dikejar karena kebutuhan air bersih di banyak wilayah masih mendesak, sementara pendekatan lain untuk memanen air dari udara juga terus berkembang, termasuk metal-organic frameworks yang mampu menangkap air pada kelembapan relatif serendah 10%.
Di tengah tekanan krisis air, hasil ini menunjukkan bahwa udara di wilayah paling kering sekalipun masih menyimpan potensi sebagai sumber air minum yang aman.
