Для значительной части земного шара, столкнувшейся с проблемами нехватки воды, может появиться маяк надежды: возможность легко превращать горячий воздух в питьевую воду.
В течение последних нескольких лет исследователи из Техасского университета в Остине сосредоточили внимание на влаге, присутствующей в воздухе, как на потенциальном источнике питьевой воды для населения, страдающего от засухи. В новом исследовании , опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , они достигли значительного прорыва в своих усилиях по созданию питьевой воды из воздуха: молекулярно-инженерный гидрогель может создавать чистую воду, используя только энергию солнечного света.
Исследователи смогли извлечь воду из атмосферы и сделать ее пригодной для питья, используя солнечную энергию , при температуре всего 104 градуса, что соответствует летней погоде в Техасе и других частях мира. Это означает, что люди в местах с избыточным теплом и минимальным доступом к чистой воде когда-нибудь смогут просто разместить устройство снаружи, и оно будет готовить для них воду без каких-либо дополнительных усилий.
«С нашим новым гидрогелем мы не просто извлекаем воду из воздуха. Мы делаем это очень быстро и не потребляя слишком много энергии», — сказал Гуйхуа Юй, профессор материаловедения и инженерии в Инженерной школе Кокрелла Уокер. Департамент машиностроения и Техасского института материалов. «Что действительно интересно в нашем гидрогеле, так это то, как он выделяет воду. Представьте себе жаркое лето в Техасе — мы могли бы просто использовать естественные подъемы и спады нашей температуры, без необходимости включать какие-либо обогреватели».
Устройство может производить от 3,5 до 7 килограммов воды на килограмм гелевых материалов, в зависимости от условий влажности.
Важной особенностью этого исследования является способность гидрогеля превращаться в микрочастицы, называемые « микрогелями ». Эти микрогели открывают возможности повышения скорости и эффективности, которые приближают это устройство к реальности.
«Преобразуя гидрогель в частицы микроразмера, мы можем добиться сверхбыстрого захвата и высвобождения воды», — сказал Вейсинь Гуань, аспирант лаборатории Ю и один из руководителей исследования. «Это предлагает новый, высокоэффективный тип сорбентов, который может значительно увеличить производство воды за счет многократного ежедневного цикла».
Исследователи работают над дополнительными улучшениями технологии, стремясь превратить ее в коммерческий продукт. Одним из приоритетных направлений является оптимизация конструкции микрогелей для дальнейшего повышения эффективности.
Расширение масштабов деятельности является важным следующим шагом. Исследователи стремятся воплотить свою работу в осязаемые и масштабируемые решения, которые можно будет использовать во всем мире в качестве недорогого портативного метода получения чистой питьевой воды. Это может изменить жизнь таких стран, как Эфиопия, где почти 60% населения не имеет элементарного доступа к чистой воде.
«Мы разработали это устройство с конечной целью — сделать его доступным для людей во всем мире, которым нужен быстрый и постоянный доступ к чистой питьевой воде, особенно в этих засушливых районах», — сказал Ясюань Чжао, аспирант лаборатории Юя.
Команда работает над другими версиями устройства из органических материалов, которые позволят снизить затраты на массовое производство. Этот переход к более коммерчески жизнеспособным конструкциям сопряжен с собственными проблемами, связанными с масштабированием производства сорбента, обеспечивающего поглощение влаги, и сохранением долговечности продукта в течение всего срока его службы. Исследования также направлены на создание портативных устройств для различных сценариев применения.
