大気水生成器

大気水生成器（AWG）は、湿った周囲の空気から水を抽出して飲料水を生成する装置です。空気中の水蒸気は、凝縮（空気を露点以下に冷却する）、乾燥剤への曝露、水蒸気のみを通す膜の使用、霧の収集^{[ 1 ]}、または空気の加圧によって抽出できます。AWGは、周囲の空気中に常に水が存在するため、飲料水の入手が困難な場所で役立ちます。密集した都市部では、同じメッシュ技術をファサードや屋根に直接組み込むことで、建物の外皮自体が霧を収集できます。このアプローチを使用するシステムは、建物一体型霧収集器と呼ばれます。^{[ 2 ]}

AWGは、かなりのエネルギー入力を必要とする場合もあれば、自然な温度差を利用して受動的に動作する場合もある。バイオミミクリーの研究により、オニマクリス・ウンギクラリス甲虫がこのタスクを実行する能力を持っていることがわかった。 ^{[ 3 ]}

ある研究では、AWGが10億人に飲料水を提供するのに役立つ可能性があると報告されています。^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

インカ人は、雨水を集めて貯水槽に流すことで、雨水線より上の地域で文化を維持することができた。^{[ 7 ]}記録によると、彼らは水を集める霧柵を使用していた。これらの伝統的な方法は受動的で、外部のエネルギー源を使用せず、自然に発生する温度変化に依存していた。

緊急時のサバイバル装置として、呼吸の結露を飲料水に変換するアームブラストカップが存在し、海上での緊急着陸に使用された。^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

2022年に、米国陸軍と米国海軍は、テララボ社と連邦緊急事態管理庁（FEMA）から塩水抽出技術を契約した。^{[ 11 ]}

DARPAの大気水抽出プログラムは、150人の兵士に水を供給でき、4人で運搬できる装置の開発を目指している。2021年2月、ゼネラル・エレクトリック社は、この装置の開発を継続するために1400万ドルの助成金を受け取った。^{[ 12 ]}

2022年に、セルロース/コンニャクガムをベースとした乾燥剤が実証され、湿度30%で1日あたり13 L/kg (1.56 US gal/lb/day)、湿度15%で1日あたり6 L/kg (0.72 US gal/lb/day)の水分を生成しました。この乾燥剤は60 °C (140 °F)に加熱すると水分を放出します。^{[ 13 ] [ 11 ]}  

2024年に研究者らは、2 mm (0.08 インチ) 間隔で配置された垂直フィンを使用した装置を発表した。フィンは銅板で、ゼオライトでコーティングされた銅フォームで覆われている。銅板を 184 °C (363 °F) まで加熱すると水が放出される。フィンは 1 時間ごとに 30% の湿度の空気で飽和する。1 時間ごとに加熱すると、この収穫機は 1 キログラム (2.2 ポンド) の材料から 1 日あたり 5.8 L (1.5 ガロン) の水を生産できる。^{[ 7 ] [ 12 ]}

冷却ベースのシステムが最も一般的ですが、吸湿性システムも有望視されています。ハイブリッドシステムは、吸着、冷凍、凝縮を組み合わせたものです。^{[ 14 ] [ 15 ]}エアウェルは、受動的に水分を集めるもう1つの方法です。

冷却凝縮

凝縮システムは最も一般的な方式です。コンプレッサーを使用して冷媒を凝縮器と蒸発器コイルに循環させ、周囲の空気を冷却します。空気が露点に達すると、水が凝縮してコレクターに溜まります。ファンがろ過された空気をコイルに送り込みます。浄化/ろ過システムは汚染物質を除去し、周囲の微生物によるリスクを低減します。^{[ 16 ]}

水の生成速度は、周囲温度、湿度、コイルを通過する空気量、および装置の冷却能力によって決まります。AWGは、相対湿度と気温の上昇に伴って効率が向上します。一般的に、冷却凝縮型AWGは、周囲温度が65 °F（18 °C）を下回るか、相対湿度が30%を下回ると効率的に機能しなくなります。  

半導体材料のペルチェ効果は、半導体材料の一方の面が加熱され、もう一方の面が冷却されるという、代替的な凝縮システムを提供する。この方式では、冷却された空気が冷却側のフィンを通過することで、空気の温度が低下する。固体半導体は携帯機器に適しているが、効率が低く消費電力が高いという欠点がある。

湿度が低い条件下では、蒸発冷却器と汽水供給装置を用いて湿度を高めることで、発電効率を向上させることができます。温室は、内部の空気がより高温多湿であるため、特殊なケースです。例としては、オマーンの海水温室やIBTS温室などが挙げられます。

除湿機能付きエアコンは、飲用には適さない水を生成します。比較的低温（露点以下）の蒸発器コイルが、処理された空気中の水蒸気を凝縮します。

石炭火力発電で稼働する場合、あらゆる水源の中で最も二酸化炭素排出量が多い水源の一つであり（逆浸透膜海水淡水化よりも3桁多い）、供給チェーン全体で、利用者に供給する水の4倍以上の水を必要とする。^{[ 17 ]}

ハイドロパネル

屋上ソーラー水力発電パネルは、太陽光発電と太陽熱を利用して飲料水を生成することができる。^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]}

空気が過飽和状態でない限り、大気から水を採取するにはエネルギーが必要です。必要なエネルギーは湿度と温度の関数であり、ギブズ自由エネルギーを用いて計算できます。

• エアウェル（凝縮器）– 水蒸気を凝縮させて水を集める建物または装置 
• 除湿機– 湿度を下げる装置 
• 脱塩― 水から塩分を除去すること 
• 露池– 家畜に水を与えるための人工池 
• 霧の収集– 霧から機械的に水を採取する 
• 建物一体型霧収集装置– 霧収集システムを建物の外壁に統合する 
• 雨水利用– 再利用のための雨水の貯留 
• ソーラーチムニー– 太陽エネルギーを利用した換気 
• 太陽熱蒸留器– 太陽エネルギーを利用した水の蒸留・浄化システム 
• Watergen – 大気水生成装置会社 
• 造水器– 海水を逆浸透させて飲料水を得るための装置 
• 水不足– 水が不足している状況