隔空取水

水是地球上最重要的資源，世界上有三分之一的人口，住在缺水的乾旱的地區，他們大部分都是貧窮的。學者也預估在十年之內，全世界有三分之二的人口將面臨缺水之苦。

去年，世界經濟論壇選出了十大亮點科技，其中之一就是「隔空取水」(harvesting clean water from air)[1]。通常從空氣中集水，需要在高濕度環境中，耗用大量電力，才能取得，但是這樣的除濕機在乾旱地區是行不通的。可喜的是，有一群科學家研發出一種可以大量吸水的多孔結晶材料—金屬有機結構(metal-organic frameworks, MOF)，最另人驚豔的是：這種結構有大量的孔洞，內部面積幾乎是一般沸石(zeolites)的十倍，在一公克像方糖大小的體積中，內部孔洞面積可以展開覆蓋一個足球場。

一種吸水力強的多孔結晶材料MOF-801，結合鋯(Zirconium)和反丁烯二酸鹽(fumarate)的結構，利用它的高親水性和多孔結構，吸取大氣中的水。即使在濕度只有20%的沙漠地區，每公斤的MOF一天就可以收集2.8公升的水，而且不需要電力。美國一家新創公司Zero Mass Water已經推出一款商品，使用一般的太陽板，其中一片太陽能板負責發電驅動風扇，將空氣導入下方的MOF層，捕獲空氣中的水；另一片太陽能板負責發熱，將水由MOF蒸出，當蒸氣碰到溫度較低的表面，就冷凝成水，集中在30公升的容器中。當沒有太陽的時候，還可利用一顆小鋰離子電池供電取水，一天可以製造2-5公升的水，水中另外加入鎂、鈣等礦物質，就成了健康好喝的礦泉水。

至於其它金屬有機結構的配方，也有不同的用途；例如，加入鎂的Mg-MOF-74可以用來捕獲二氧化碳[2]，也能用來儲氫；加入鋅的MOF-200或MOF-5可以用來儲氫，也可以儲氮。科學家不斷地發現化學元素新的聯結與配方，創造出新的結構，繼續揭開無數尚未發掘的自然奧秘，如同詩人說：我在暗中受造，在地的深處被聯絡；那時，我的形體並不向你隱藏。

參考資料

[1]  https://www.weforum.org/agenda/2017/06/these-are-the-top-10-emerging-technologies-of-2017/

[2]  C. A. Trickett, A. Helal, B. A. Al‑Maythalony, Z. H. Yamani, K. E. Cordova, and O. M. Yaghi, “The chemistry of metal–organic frameworks for CO₂ capture, regeneration and conversion,” Nature Reviews, Materials, vol. 2, article no. 17045, 2017.