புதிய கண்டுபிடிப்புகள்: நிலத்தடி நீரை எடுக்கும் செயற்கை மரம்

நைஜீரியக் கிராமத்தில் பிறந்து வளர்ந்தவர் நிடிடி ஐகிலெம். கைக்கு எட்டும் தொலைவில் கடல் இருந்தாலும் குடிக்கத் தண்ணீர் இல்லை. அமெரிக்க ஆராய்ச்சியாளர் கில் போரிகோவுடன் இணைந்து எளிய முறையில் வறண்ட பகுதிகளில் குடிநீர் பெறும் தொழில்நுட்ப ஆய்வுகளை மேற்கொண்டுவருகிறார்.

உலகில் எட்டுப் பேரில் ஒருவருக்குச் சுத்தமான குடிநீர் கிடைப்பதில்லை. அவர்கள் காலடியில் சுத்தமான நீர் இருக்கலாம். நிலத்தடி நீரை எடுக்க மோட்டார், பம்ப், மின்சாரம் போன்றவை தேவை. ஏழை மக்கள் வாழும் பகுதிகளில்தான் இந்த நிலை. எனவே, நீர் இறைக்கும் இயந்திரம் சாத்தியம் இல்லை. நிலத்தடி நீர் ஆபத்தான அளவுக்குக் குறைந்து விடாதபடி மரம் நீரை உறிஞ்சிக்கொள்கிறது. மரத்தின் சூட்சுமத்தை அறிந்து, அதுபோலக் கருவியை உருவாக்க வேண்டும் என்பதே ஐகிலெமின் குறிக்கோள்.

சூரிய ஒளி மூலம் இயங்கும் எளிய கருவியை அமைத்துவிட்டால், வறண்ட இடத்தில் உள்ளவர்களும் குடிநீரைப் பெற முடியும். நிலத்துக்கு அடியே உள்ள உப்பு நீரை, மரம் நன்னீராகச் சுத்தம் செய்து பயன்படுத்துகிறது. மரம் எப்படி நிலத்தில் உள்ள நீரை வேர் மூலம் உறிஞ்சுகிறது என்கிற சூட்சுமத்தை அறிந்து, அதுபோலச் செயற்கை கருவியை உருவாக்க வேண்டும். பல மாடிக் கட்டிடத்தின் உச்சிக்கு நீர் எடுத்துச் செல்ல நாம் மின்சார மோட்டரைப் பயன்படுத்துகிறோம். ஆனால், உயரமாக நிற்கும் மரம் உச்சியில் இருக்கும் இலைக்கு நீரை எடுத்துச் செல்வது எப்படி?

H2O என்கிற மூலக்கூறுதான் நீர். ஓர் ஆக்சிஜனுடன் இரண்டு ஹைட்ரஜன் பிணைந்து இருக்கும். ஆக்சிஜனின் ஓர் எலக்ட்ரான் ஒரு ஹைட்ரஜனுடன் பகிரப்படும். அதே போல ஹைட்ரஜனின் ஓர் எலக்ட்ரான் ஆக்சிஜனுடன் பகிரப்படும். இது பங்கீட்டு வலுப்பிணைப்பு (Covalent Bond) எனப்படுகிறது. இதன் காரணமாக ஹைட்ரஜன் பிணைந்துள்ள ஆக்சிஜன் பகுதியில் எலக்ட்ரான்கள் குவிந்து இருப்பதால், ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் சற்றே கூடுதல் எதிர்மின் தன்மை கொண்டிருக்கும். ஆக்சிஜன் சற்றே கூடுதல் நேர்மின் தன்மை கொண்டிருக்கும். இதன் தொடர்ச்சியாக ஒரு நீர்மூலக்கூறின் ஹைட்ரஜன் அணு வேறு ஒரு நீர்மூலக்கூறின் ஆக்சிஜன் அணுவுடன் ஒட்டிக்கொள்ளும். எனவே ஒவ்வொரு நீர்மூலக்கூறும் அருகே உள்ள இரண்டு வேறு நீர்மூலக்கூறுகளுடன் பிணைந்து இருக்கும். அதாவது நீர்மூலக்கூறு மற்ற நீர்மூலக்கூறை இழுக்கும்.

விளக்கின் திரியில் இழைகளுக்கு இடையே உள்ள பகுதி நுண்குழாய் போலச் செயல்படுகிறது. அதன் காரணமாக விளக்கில் உள்ள எரிபொருள் தந்துகிக் கவர்ச்சி விசை காரணமாக மேலே உயர்கிறது. இப்படித் தான் மரத்தின் வேர்ப் பகுதியில் நீர் உள்ளே செல்கிறது. அதிகபட்சம் இரண்டு முதல் மூன்று மீட்டர் உயரம் வரை தந்துகிக் கவர்ச்சி விசை மூலம் நீர் தாவரத்தின் மேல்புறமாக உயரும். இதைவிட அதிக உயரமுள்ள மரங்களில் வேறொரு முக்கிய விசை செயல்படுகிறது.

மேசை மீது கொட்டிய நீரை, விரலால் கோடு போட்டால், அந்தப் பாதை வழியே மட்டும் சென்று நீர் கீழே விழுவதும் இந்தப் பண்பின் காரணமாகத்தான். சிந்திய நீரிலிருந்து விரலால் கோடு வரையும்போது, விரல் நுனியில் உள்ள நீர்மூலக்கூறுகள் சிந்திய நீரில் உள்ள மூலக்கூறுகளை இழுக்கும். ரயில் பெட்டி போல ஒன்றை ஒன்று இழுத்து வரும்போது, நீர்மூலக்கூறுகள் மேசை மீது நீரால் வரையப்பட்ட பாதையில் செல்லும்.

இதே போலத்தான் மரத்தில் உள்ள நுண்குழாய் வழியே செல்லும் நீர் உச்சியை அடைகிறது. மரத்தின் உச்சியில் உள்ள இலையின் நுண்துளிகள் வழியே நீர் கசிந்து ஆவியாகிறது. அந்த நீர்மூலக்கூறு அதன் பின்னே உள்ள நீர்மூலக்கூறை இழுக்கும். எனவே, பின்புறமாக உள்ள நீர்மூலக்கூறு முன்னே வரும். இப்படியே ஒன்றன் பின் ஒன்றாக இருக்கும் மூலக்கூறை முன்னால் உள்ள நீர்மூலக்கூறு இழுக்க, நீர் மரத்தின் உச்சியை அடையும். தாவரங்களின் இலைகளில் ஏற்படும் நீராவிப்போக்குதான் மோட்டார் போலச் செயல்பட்டு நீரை வேரிலிருந்து மேல் நோக்கி உறிஞ்சுகிறது.

செராமிக் பொருளால் செய்யப்பட்ட மெல்லிய தகடு போன்ற அமைப்புதான் ஐகிலெம் தயாரித்த செயற்கை இலை. இந்தச் செயற்கை இலையின் கீழே நுண்குழாய் அமைப்பு இருக்கும். நுண்குழாய் நிலத்தின் அடியில் இருக்கும். செராமிக் வட்டில் பல நூறு நுண்துளைகள் இருக்கும். இந்த நுண்துளைகள் வழியே கசியும் நீர் சூரிய ஒளியில் ஆவியாகும். ஆவியாகி நீர் மூலக்கூறு வெளியேறும் முன்பு, அதன் பின்புறம் உள்ள நீர்மூலக்கூறை இழுத்துவிடும். இவ்வாறு நுண்துளை வழியே நீர் ஆவியாக, ஆவியாகக் கீழிருந்து மேலாக நீர் உறிஞ்சப்படும்.

செயற்கை இலையிலிருந்து வெளியேறும் நீராவி, சுற்றி இருக்கும் கண்ணாடி மேலே சென்று படியும். கண்ணாடித் தடுப்பில் உள்ள குளிர்விப்பான், ஆவியைக் குளிர்வித்து நீர்த்திவலைகளாக மாற்றும். சாய்ந்த கண்ணாடி தடுப்பினூடே நீர்த்திவலைகள் திரண்டு ஓடிச் சேகரிப்பு குடுவையில் சேரும்.

சுமார் நூறு மீட்டர் ஆழத்திலிருந்தும் நீரை உறிஞ்ச முடியும். எனவே, வறண்ட பகுதி மண்ணில் இது போன்ற செயற்கை இலைகளைப் பதித்து வைத்தால், நீரை உறிஞ்சி எடுக்கலாம். மேலும், நுண்குழாயில் வடிகட்டிகளைப் பொருத்தினால் உப்பை நீக்கி, நன்னீரைப் பிரித்துவிடலாம். ஒரு சதுர மீட்டர் செயற்கை இலை ஒரு மணி நேரத்தில் சுமார் 1.6 லிட்டர் நீரைத் தரக்கூடியது.

கட்டுரையாளர்,

விஞ்ஞானி தொடர்புக்கு: tvv123@gmail.com