Исследователи из Техасского университета в Остине разработали инновационную систему, способную извлекать питьевую воду из воздуха, используя широкий спектр природных материалов, таких как остатки пищи, ветки и ракушки. Эта система, названная «молекулярно функционализированными биомассовыми гидрогелями», преобразует различные натуральные продукты в сорбенты – материалы, эффективно поглощающие жидкость.
Профессор материаловедения, машиностроения и Техасского института материалов в UT Austin, Гуйхуа Юй, отмечает, что благодаря этому прорыву создана универсальная стратегия молекулярной инженерии, позволяющая трансформировать разнообразные природные материалы в высокоэффективные сорбенты. Он утверждает, что это открывает совершенно новый взгляд на устойчивый сбор воды, знаменуя собой большой шаг к практическим системам сбора воды для домашних хозяйств и небольших сообществ.
В ходе полевых испытаний исследователи ежедневно получали 14,19 литров (3,75 галлона) чистой воды на килограмм сорбента. При этом большинство существующих сорбентов способны генерировать от 1 до 5 литров на килограмм в день.
Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials.
По словам исследователей, новая система представляет собой принципиально новый подход к проектированию сорбентов. Вместо традиционного подхода «выбора и комбинирования», требующего подбора конкретных материалов для определенных функций, общая молекулярная стратегия позволяет превратить практически любую биомассу в эффективный сборщик воды.
В отличие от синтетических сорбентов, в производстве которых используются нефтехимические продукты и требуются высокие энергозатраты, биомассовый гидрогель, разработанный командой UT Austin, является биоразлагаемым, масштабируемым и требует минимального количества энергии для высвобождения воды. Его особенность заключается в двухэтапном процессе молекулярной инженерии, который придает гигроскопические свойства и термочувствительное поведение любому полисахариду на основе биомассы, например, целлюлозе, крахмалу или хитозану.
Старший аспирант и ведущий исследователь проекта, Вэйсинь Гуань, заявляет, что доступ к чистой воде должен быть простым, устойчивым и масштабируемым. Он подчеркивает, что разработанный материал позволяет использовать самые распространенные природные ресурсы и получать воду из воздуха в любое время и в любом месте.
В настоящее время исследовательская группа работает над масштабированием производства и проектированием реальных систем устройств для коммерциализации. Среди них портативные водосборники, самоподдерживающиеся ирригационные системы и устройства для получения питьевой воды в чрезвычайных ситуациях. Исследователи с самого начала сосредоточились на масштабируемости и возможности преобразовать это исследование в решения, которые могут помочь людям во всем мире.
