שחזור מים מפסולת ייבוש באמצעות מקרר תרמו-אלקטרי ומערכת PV/T מסייעת

הפיכת פסולת ייבוש למי שתייה

באזורים כפריים רבים החקלאים נתקלים בשני אתגרים בו‑זמנית: כיצד לשמר מזון ללא שריפת דלק יקר, וכיצד להבטיח מספיק מים נקיים. מחקר זה מציג מערכת סולארית חדשה המתמודדת עם שני האתגרים יחד. היא מייבשת פירות וירקות בעזרת השמש, ובמקביל לוכדת את המים שמתאדים מהמזון ומהאוויר שסביבו והופכת אותם למי שתייה — למעשה ממירה "פסולת ייבוש" למשאב יקר ערך.

מכונת ייבוש ושתייה המונעת על ידי השמש

הלב של המערכת הוא לוח סולארי היברידי הנקרא אוסף פוטו-וולטאי/תרמי (PV/T). בשונה מפאנל סולארי סטנדרטי שמייצר רק חשמל, זה גם קולט חום מהשמש. החשמל מפעיל מאווררים קטנים ומודולי קירור, בעוד שהחום הנלכד מחמם אוויר הנשאב לתוך תיבת ייבוש קומפקטית ומבודדת היטב המלאה במגשיות של פרוסות עגבניות. כאשר אוויר חם ויבש עובר מעל הפרוסות הוא מושך לחות החוצה, משמר את המזון לאחסון בטוח ללא צורך בדלקי מאובנים.

כיצד המערכת לוכדת מים בלתי נראים

במייבש רגיל האוויר הלח שיוצא מהתא פשוט מובל החוצה, ובכך מבוזבזים כל המים והאנרגיה שהושקעו בהתאדות. כאן, האוויר הלח הנכנס לנתיב יציאה מיועד לעבור בערוץ מיוחד המצויד במקררי תרמו-אלקטריה — מכשירים ללא חלקים נעים שמתכסים בצד אחד וחשים קור בצד השני כאשר מוזרם דרכם חשמל. חום הפסולת של הצד החם מוזרם חזרה לתהליך הייבוש, בעוד הצד הקר מקרר את האוויר הלח מתחת לנקודת הטל שלו. ככל שהאוויר מתקרר, האדים מתעבים לטיפות על משטחים קרים ונאספים במיכל. החוקרים מכנים גישה משולבת זו "מייבוש לשתייה" (D2D), מאחר שאינה מבזבזת בכוונה אנרגיה או מסה.

בתוך הניסוי: עגבניות, זרימת אוויר ואור שמש

הצוות בנה ובחן את המערכת בעיר דמיאטה החדשה על חוף הים התיכון במצרים, אזור עם קרינת שמש מתונה ואוויר יחסית לח — תנאים נוחים לשחזור מים. שני לוחות PV/T חיממו את האוויר בתעלה רדודה מתחתיהם והפעילו ארבעה מאווררים קטנים. האוויר המחומם זרם לתא ייבוש בקובייה של 40 סנטימטר שהכיל שלוש שכבות של פרוסות עגבנייה. חיישנים עקבו אחרי טמפרטורות, לחות, מהירות האוויר ועוצמת השמש לאורך היום. בתנאים אופייניים המייבש פעל בטווח של כ־30 עד 53 °C, בממוצע כ־40–43 °C — רכות מספקת להגנה על איכות המזון ועדיין יעילה בהסרת הלחות.

כמה אנרגיה ומים נחסכו

במהלך תקופה של שמונה שעות אור, המערכת ייבשה קילוגרם אחד של עגבניות טריות, הורידה את תכולת המים מהיציאה של כ־900 גרם מים לקילוגרם לכ־100 גרם לקילוגרם — רמה בטוחה לאחסון ולשינוע. במקביל, יחידת שחזור המים לכדה כ־3.9 ליטרים של מים נקיים, תערובת של לחות המשוחררת מהעגבניות ומים שנמשכו מהאוויר הסובב. החומרה הסולארית הציגה ביצועים גבוהים: יעילות תרמית (חלק מאור השמש שהופך לחום שימושי) הגיעה לכ־53%, יעילות חשמלית זינקה לכ־17% בשיאה, ויעילות משולבת של חום וחשמל עלתה על 70%. מקררי התרמו-אלקטריה עבדו ביעילות מתונה, אך מיקומם החכם איפשר לאותם מרכיבים גם לסייע בייבוש וגם להסציל מים, כך שניצלו יותר וואט של אנרגיית שמש.

מדוע זה חשוב לחקלאים ולקהילות

ללא צורך בידע טכני עמוק, המסר המרכזי פשוט: הטכנולוגיה הזו משתמשת בקרינת השמש כדי לייבש מזון ולייצר מים באותו הזמן, עם בזבוז זניח. על ידי מיחזור חום ולכידת מים שאחרת היו נעלמים לאוויר, המערכת מפחיתה תלות בדלק, מורידה פליטות מחממות ומציעה מקור מים בטוח — בעל חשיבות מיוחדת באזורים יבשים או מחוץ לרשת. למרות שנדרשים פיתוח והיקף נוספים, קונספט ה"מייבש-לשתייה" מצביע על חוות עתידיות ועסקי מזון קטנים שיכולים לשמר יבול, לבטח מים ולהפחית זיהום באמצעות כוח השמש בלבד.

ציטוט: Elbrashy, A., El-fakharany, M.K., Al-Sood, M.A. et al. Water recovery of drying waste using a thermoelectric cooler and PV/T assisted. Sci Rep 16, 4087 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35137-w

מילות מפתח: ייבוש סולארי, שחזור מים, PV/T היברידי, קירור תרמו-אלקטרי, חקלאות בת-קיימא