Гидрогели для производства чистой воды из воздуха

В среду 19 марта глава Экологического Агентства, сэр Джеймс Бивэн выступил с докладом о том, что в ближайшие 25 лет Англия может столкнуться с катастрофическим дефицитом воды: рост спроса населения существенно превзойдёт производство чистой воды, дополнительно сниженное вследствие климатических изменений. В этом контексте снова становятся актуальными инженерные разработки в области новых способов получения питьевой воды.

Прорыв от Техасского университета в Остине — технология на солнечной энергии, которая поглощает влагу из воздуха и возвращает ее в виде чистой пригодной для использования воды. Технология, описанная в Advanced Materials, основана на использовании гидрогелей, представляющих собой гибридные гель-полимерные материалы, которые могут удерживать большое количество воды и выделять ее при нагревании.

Было доказано, что эта комбинация работает во влажных и сухих погодных условиях и имеет ключевое значение для производства чистой, безопасной питьевой воды из воздуха.

Исследовательскую группу в Технической школе Кокрелла штата Остин возглавлял Guihua Yu. «Мы разработали полностью пассивную систему, в которой всё, что вам нужно сделать, это оставить гидрогель на улице, и он будет собирать воду», — говорит Fei Zhao, исследователь в команде Yu, один из авторов исследования. «Собранная вода будет храниться в гидрогеле до тех пор, пока вы не подвергнете ее воздействию солнечных лучей. Приблизительно после пяти минут под естественным солнечным светом вода высвобождается”.

Нынешняя технология основана на прорыве 2018 года, сделанном Yu и Zhao — инновационной технологии очистки воды на солнечной энергии с использованием гидрогелей, которая позволяет очистить воду из любого источника, используя только солнечную энергию.

Ожидается, что инновационная разработка команды станет очередным шагом к использованию воды, содержащейся в атмосфере. Для обеих технологий на основе гидрогеля Yu и его исследовательская группа разработали способ объединить материалы, которые обладают гигроскопическими (водопоглощающими) свойствами и термочувствительной гидрофильностью, то есть способностью выделять воду при нагревании.

«Новый материал предназначен для… сбора влаги из воздуха и производства чистой воды под воздействием солнечного света, в отсутствие интенсивного потребления энергии», — говорит Yu, доцент кафедры материаловедения и машиностроения.

Испытания прототипа показали ежедневную выработку воды до 50 л на килограмм гидрогеля.

Представляя новую стратегию улучшения методов сбора атмосферной воды, используемых сегодня, эта технология может также заменить основные компоненты в существующих системах очистки воды на солнечных батареях или других технологиях поглощения влаги. Использование такого гидрогеля сможет стать уникальным способом доставки воды в регионы, испытывающие острую нехватку ресурса.

Yu и его команда подали заявку на патент, а Yu вместе с отделом коммерциализации технологий Техасского университета занимается лицензированием и маркетингом гидрогелей. Исследование финансировалось Фондом Альфреда П. Слоана, Фондом Камиля и Генри Дрейфуса и Национальным научным фондом США.

Источник