Супергубка з гідрогелю дістає питну воду з повітря

Бернерс-Лі на конференції Hypertext 1991
Бернерс-Лі на конференції Hypertext 1991 демонструє роботу WWW-мережі іншим делегатам. Джерело: CERN

В Техаському університеті інженери створили комбінацію з двох типів гідрогелів, яка може збирати вологу з повітря та вивільняти її в чистому, придатному для споживання людиною вигляді, під впливом всього лише сонячного світла. Науковці кажуть, що винахід може використовуватись у будь-яких місцевостях, навіть у  посушливих регіонах.

Винахід нещодавно був описаний у журналі Advanced Materials.

Згідно з даними ВООЗ, понад 2 мільярди людей у всьому світі не мають доступу до чистої питної води. Прогнозується, що до 2025 року половина населення планети буде проживати в регіонах із дефіцитом водних ресурсів. Через такі невтішні передбачення дедалі більше наукових центрів шукають альтернативні джерела води.

Такою альтернативою може стати атмосферна вода, яку можна добути навіть при невисокій відносній вологості.

Гідрогелева «супергубка»

Вчені з Техасу пішли далі та створили матеріал, який виявися ефективним за низької вологості повітря – «супергубку» з гідрогелю (super moisture-absorbent gel, SMAG). Для цього вони об’єднали вологопоглинаючий полімер з водонакопичувальним, який так само легко вивільняє всотану воду. Винахід працює без використання штучних джерел енергії, що є неодмінною перевагою як з точки зору екології, так із економії. Такий принцип роботи є новацією серед матеріалів, що можуть збирати атмосферну воду.

На першому етапі вода з повітря збирається на поверхні SMAG та зріджується при кімнатній температурі. Це стає можливим завдяки властивостям одного з компонентів гелю – хлориду поліпіролу. Мова йде про гігроскопічність – здатність матеріалу поглинати водяний пар з повітря в результаті абсорбції. На другому етапі вже зріджена вода вбирається полімерною сіткою матриці SMAG, що призводить до набухання. А під впливом тепла утримувана вода поступово вивільняється.

При відносній вологості повітря 90% потрібно близько 100 хвилин для насичення гідрогелю, при 30% – 180 хвилин. Важливою особливістю нового матеріалу є здатність досить швидко вивільняти воду. При температурі близько 40° С за 20 хвилин SMAG може виділити до 50% накопиченої води. Насправді, кажуть вчені, не потрібно навіть додатково підігрівати гідрогель, а всього лише піддати його впливу сонячного випромінювання.

“Ми розробили повністю пасивну систему, де все, що вам потрібно зробити, це залишити гідрогель на подвір’ї, і він буде вбирати воду,”

– каже Фей Чжао, співавтор дослідження –

“Зібрана вода залишатиметься в гідрогелі, поки ви не виставите його на сонце. Через п’ять хвилин, під впливом природного сонячного світла, вода починає вивільнятися.”

Модифікований поліпірол також може перетворювати сонячну енергію на тепло.

В дослідах SMAG продемонстрував можливість щоденного виробництва води в розмірі близько 50 літрів на кілограм гідрогелю при відносній вологості повітря 90%. І близько 19 літрів води було отримано при вологості 60%. SMAG після вивільнення води може висушуватися, а потім знову використовуватися для накопичення води без втрати ефективності до 28 раз. Ефективність винаходу була підтверджена як у лабораторних умовах, так і на відкритих місцевостях.

Кількість зібраної води за 24 год при різних значеннях відносної вологості повітря (RH). Джерело: Cockrell School of Engineering

Винахідники сподіваються, що їхня система зможе допомогти раціонально використовувати резерви води з атмосфери. Такий підхід може бути використаний в ситуаціях стихійного лиха, дефіциту води та в бідних регіонах світу. В майбутньому це також може призвести до розробок малих, недорогих і портативних систем фільтрації.

Advanced Materials (2019), doi: 10.1002/adma.201806446

Total
69
Shares
69 Shares:
Перегляньте також
Дагеротип
Далі

Назад у минуле: прискорювач елементарних частинок допоміг отримати зображення з дагеротипів

Вчені з Університету Західного Онтаріо, що у канадському місті Лондон, розробили спосіб відновлення зображень зі старих фотографій 19…
Далі

Більше, ніж голограма: створено 3D проекцію, що ширяє у “тонкому повітрі”

Нова робота, опублікована у журналі Nature, демонструє метод, який робить дійсністю елементи наукової фантастики. Дослідники поставили собі за…
Робот-динозавр
Далі

Робот-динозавр та страус з додатковими крилами: яким чином виник перший політ?

У певний момент еволюції динозаври отримали здатність до активного польоту, що призвело до появи птахів. Китайські дослідники провели…