Для значительной части планеты, столкнувшейся с проблемами дефицита воды, появляется новый шанс: возможность легко превращать горячий воздух в питьевую воду.
Исследователи из Техасского университета в Остине в течение последних нескольких лет сосредотачивают свое внимание на влаге, находящейся в атмосфере, как на потенциальном источнике питьевой воды для населения, страдающего от засухи. Опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences новое исследование представляет собой значительный прорыв в создании питьевой воды из воздуха: молекулярно-инженерный гидрогель позволяет получать чистую воду, используя лишь энергию солнечного света.
Использование солнечной энергии для производства воды
Исследователям удалось извлечь воду из атмосферы и сделать ее пригодной для питья, используя солнечную энергию, даже при температуре 104 градуса по Фаренгейту, что соответствует летней погоде в Техасе и других регионах мира. Это означает, что жители засушливых мест смогут в будущем разместить устройство снаружи и получать воду без дополнительных усилий.
«Наш новый гидрогель не только извлекает воду из воздуха. Он делает это быстро и с минимальным энергопотреблением», — отметил профессор материаловедения и инженерии Гуйхуа Юй. «Интересно, как он освобождает воду. Давайте представим жаркое лето в Техасе — мы могли бы использовать естественные колебания температуры, без обогревателей».
Устройство способно производить от 3,5 до 7 килограммов воды на килограмм гелевых материалов, в зависимости от уровня влажности.
Достижения микрогеля и коммерческие перспективы
Важной особенностью этого исследования является способность гидрогеля превращаться в микрочастицы, известные как «микрогели». Это расширяет возможности увеличения скорости и эффективности устройства.
«Превращая гидрогель в микрочастицы, мы можем добиться быстрого захвата и высвобождения воды», — пояснил аспирант Вейсинь Гуань. «Это предлагает новый, высокоэффективный тип сорбента, который может значительно увеличить производство воды».
Исследователи работают над улучшением технологии, стремясь сделать ее коммерчески доступной. Одним из приоритетов является оптимизация конструкции микрогелей для повышения эффективности.
Следующим важным шагом является расширение масштабов проекта. Ученые стремятся превратить свои исследования в реальные и масштабируемые решения, которые можно будет использовать во всем мире в качестве недорогого портативного метода получения чистой питьевой воды. Это может кардинально изменить жизнь в странах, где большая часть населения не имеет доступа к чистой воде.
«Мы разработали это устройство с конкретной целью — сделать его доступным для людей во всем мире, нуждающихся в постоянном доступе к чистой питьевой воде, особенно в засушливых районах», — подчеркнул аспирант Ясюань Чжао.
Команда также работает над версиями устройства из органических материалов, что может снизить затраты на массовое производство. Этот переход к более коммерчески ориентированным конструкциям сопряжен с собственными трудностями, связанными с масштабированием производства сорбента, который обеспечивает поглощение влаги и сохранение долговечности продукта. Все исследования направлены на создание портативных устройств для различных сценариев применения.