Более трети населения земного шара проживает в засушливых районах, где ощущается значительный дефицит воды. Ученые и инженеры Техасского университета в Остине, исследование которых было опубликовано в Nature Communications, разработали решение, которое может помочь людям в этих районах получить доступ к чистой питьевой воде.
Команда разработала недорогую гелевую пленку из множества материалов, которая может вытягивать воду из воздуха даже в самом сухом климате. Материалы, которые способствуют этой реакции, стоят всего 2 доллара за килограмм, а из одного килограмма можно производить более 6 литров воды в день в районах с относительной влажностью менее 15% и 13 литров в районах с относительной влажностью до 30%.
Исследование основано на предыдущих прорывах команды, включая способность вытягивать воду из атмосферы и применение этой технологии для создания самоувлажняющейся почвы . Однако эти технологии были разработаны для сред с относительно высокой влажностью.
«Эта новая работа посвящена практическим решениям, которые люди могут использовать для получения воды в самых жарких и засушливых местах на Земле», — сказал Гуйхуа Ю, профессор материаловедения и машиностроения на факультете машиностроения Уокера Кокреллской инженерной школы. «Это могло бы позволить миллионам людей, не имеющих постоянного доступа к питьевой воде, иметь дома простые водогенерирующие устройства, которыми они могли бы легко управлять».
Исследователи использовали возобновляемую целлюлозу и обычный кухонный ингредиент, конжаковую камедь, в качестве основного гидрофильного (притягивающегося к воде) скелета. Структура жевательной резинки с открытыми порами ускоряет процесс захвата влаги. Другой разработанный компонент, термочувствительная целлюлоза с гидрофобным (устойчивым к воде) взаимодействием при нагревании, помогает немедленно высвобождать собранную воду, так что общие затраты энергии на производство воды сводятся к минимуму.
Другие попытки извлечения воды из пустынного воздуха, как правило, являются энергоемкими и малоэффективными. И хотя 6 литров звучит не так уж много, исследователи говорят, что создание более толстых пленок, абсорбирующих слоев или массивов с оптимизацией может резко увеличить количество выделяемой ими воды.
Исследователи заявили, что сама реакция проста, что уменьшает проблемы, связанные с ее масштабированием и достижением массового использования.
«Для этого вам не нужна ученая степень», — сказал Юхонг «Нэнси» Го, ведущий автор статьи и бывший докторант в лаборатории Ю, а ныне научный сотрудник Массачусетского технологического института. «Это достаточно просто, и каждый может сделать это дома, если у него есть материалы».
Пленка является гибкой и может принимать различные формы и размеры в зависимости от потребностей пользователя. Для изготовления пленки требуется только прекурсор геля, который включает в себя все необходимые ингредиенты, залитые в форму.
«Гель застывает всего за 2 минуты. Затем его просто нужно высушить вымораживанием, после чего его можно отделить от формы и использовать сразу же после этого», — сказал Вейсинь Гуань, докторант в команде Ю и ведущий исследователь работы.
