Ponad jedna trzecia ludności świata żyje na terenach suchych, obszarach, na których występują znaczne niedobory wody. Naukowcy i inżynierowie z University of Texas w Austin opracowali rozwiązanie, które może pomóc ludziom z tych obszarów uzyskać dostęp do czystej wody pitnej.
Zespół opracował niedrogą folię żelową wykonaną z wielu materiałów, które mogą wyciągać wodę z powietrza nawet w najbardziej suchym klimacie. Materiały, które ułatwiają tę reakcję kosztują zaledwie 2 dolary za kilogram, a jeden kilogram może wyprodukować ponad 6 litrów wody dziennie na obszarach o wilgotności względnej poniżej 15% i 13 litrów na obszarach o wilgotności względnej do 30%.
Badania opierają się na wcześniejszych przełomowych odkryciach zespołu, w tym zdolności do wyciągania wody z atmosfery i zastosowaniu tej technologii do tworzenia samonawadniającej się gleby. Jednak technologie te zostały zaprojektowane dla środowisk o stosunkowo wysokiej wilgotności.
„Ta nowa praca dotyczy praktycznych rozwiązań, które ludzie mogą wykorzystać, aby uzyskać wodę w najgorętszych i najbardziej suchych miejscach na Ziemi” – powiedział Guihua Yu, profesor materiałoznawstwa i inżynierii mechanicznej w Walker Department of Mechanical Engineering w Cockrell School of Engineering. „Dzięki temu miliony ludzi bez stałego dostępu do wody pitnej mogą mieć w domu proste urządzenia do wytwarzania wody, które mogą z łatwością obsługiwać”.
Nowy artykuł pojawia się w Nature Communications.
Naukowcy wykorzystali odnawialną celulozę i popularny składnik kuchenny, gumę konjac, jako główny szkielet hydrofilowy (przyciągany do wody). Struktura gumy z otwartymi porami przyspiesza proces wchłaniania wilgoci. Inny zaprojektowany składnik, termoczuła celuloza z interakcją hydrofobową (odporną na wodę) po podgrzaniu, pomaga natychmiast uwolnić zebraną wodę, dzięki czemu całkowity wkład energii do produkcji wody jest zminimalizowany.
Inne próby wyciągania wody z pustynnego powietrza są zazwyczaj energochłonne i niewiele dają. I chociaż 6 litrów to niewiele, naukowcy twierdzą, że tworzenie grubszych warstw lub warstw chłonnych z optymalizacją może drastycznie zwiększyć ilość uzyskiwanej wody.
Jak stwierdzili naukowcy, sama reakcja jest prosta, co zmniejsza wyzwania związane z jej zwiększeniem i osiągnięciem masowego użycia.
„To nie jest coś, czego potrzebujesz, aby móc korzystać z zaawansowanego stopnia naukowego” – powiedziała Youhong „Nancy” Guo, główna autorka artykułu i była doktorantka w laboratorium Yu, obecnie badaczka podoktorancka w Massachusetts Institute of Technology. „To wystarczająco proste, że każdy może zrobić to w domu, jeśli ma materiały”.
Folia jest elastyczna i można ją formować w różne kształty i rozmiary, w zależności od potrzeb użytkownika. Wykonanie folii wymaga jedynie prekursora żelu, w skład którego wchodzą wszystkie potrzebne składniki wlane do formy.
„Żel twardnieje w ciągu 2 minut. Następnie wystarczy go liofilizować, można go zdjąć z formy i użyć natychmiast po tym”, powiedział Weixin Guan, doktorant z zespołu Yu i główny badacz. z pracy.
Badania zostały sfinansowane przez Agencję Zaawansowanych Projektów Badawczych Departamentu Obrony USA (DARPA), a woda pitna dla żołnierzy w suchym klimacie stanowi dużą część projektu. Jednak naukowcy wyobrażają sobie to również jako coś, co ludzie mogliby pewnego dnia kupić w sklepie z narzędziami i używać w swoich domach ze względu na prostotę.
Yu wyreżyserował projekt. Guo i Guan wspólnie prowadzili eksperymentalne prace nad syntezą, charakterystyką próbek i demonstracją urządzeń. Pozostali członkowie zespołu to Chuxin Lei, Hengyi Lu i Wen Shi.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet Teksasu w Austin. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.