Żel do zbierania wody działa przy niskiej wilgotności

Naukowcy z USA opracowali trwały żel polimerowy, który może zbierać duże ilości wody z otaczającego powietrza, nawet w warunkach niskiej wilgotności. Stworzone przez Young Guo i koledzy z University of Texas w Austin, tani materiał łączy absorbujące wodę włókna roślinne z celulozą, która po podgrzaniu usuwa wodę.

W wielu częściach świata występuje pewien niedobór wody i oczekuje się, że problem ten będzie narastał wraz z postępującym globalnym ociepleniem. Pozyskiwanie wilgoci bezpośrednio z atmosfery może zapewnić milionom ludzi niezbędny dostęp do czystej wody. Naukowcy opracowali już szereg różnych materiałów porowatych, które mogą wychwytywać i uwalniać wilgoć na żądanie – ale często wymagają one wilgotnych warunków. W regionach suchych, w których obecnie mieszka ponad jedna trzecia ludności świata, istniejące techniki cierpią z powodu niskiego poboru wody i wysokiego zapotrzebowania na energię.

Aby sprostać temu wyzwaniu, zespół Guo opracował nowy materiał polimerowy, zawierający hybrydę gumy konjac (KGM) – włókna roślinnego szeroko stosowanego w kuchni azjatyckiej – oraz hydroksypropylocelulozę (HPC). Ta matryca polimerowa zawiera również równomiernie rozproszony roztwór chlorku litu – soli zatrzymującej wilgoć.

Duża powierzchnia

W materiale hydrofilowy KGM ma hierarchicznie porowatą strukturę. Zapewnia to dużą powierzchnię zbierania wody, a jednocześnie umożliwia szybkie przejście pary wodnej przez konstrukcję. Po podgrzaniu HPC przechodzi przemianę fazową, a jego wcześniej proste włókna polimerowe kurczą się w amorficzne, skręcone kształty. W tym procesie wilgoć we włóknach KGM jest szybko uwalniana.

Guo i współpracownicy wykazali, że w 14-24 cyklach pobierania i uwalniania wody w suchych warunkach 1 kg żelu może wytworzyć ponad 6 l wody dziennie przy 15% wilgotności względnej. Przy 30% wilgotności względnej można wyprodukować do 13 l dziennie.

Naukowcy wykazali również, że polimer można łatwo wyprodukować za pomocą przyjaznej dla użytkownika metody odlewania, w której prekursor żelu zawierający wszystkie trzy składniki jest mieszany i wlewany do formy. Po 2 min mieszanka jest liofilizowana i obierana z formy, gotowa do natychmiastowego użycia.

Ponadto trzy składniki materiału są obfite i można je pozyskiwać w sposób zrównoważony. W sumie składniki kosztują zaledwie 2 dolary za kilogram. Zespół Guo ma nadzieję, że niski koszt i prostota produkcji sprawią, że żel będzie mógł być produkowany komercyjnie. Przewidują, że można łatwo zebrać znacznie większe ilości wody, wytwarzając grubsze folie i wprowadzając do żelu złoża absorpcyjne.

Badania opisano w Nature Communications.

Post Żel do zbierania wody działa przy niskiej wilgotności pojawiła się najpierw na Świat Fizyki.

• Coinsmart. Najlepsza w Europie giełda bitcoinów i kryptowalut.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. DARMOWY DOSTĘP.
• CryptoJastrząb. Radar Altcoin. Bezpłatna wersja próbna.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/water-harvesting-gel-works-at-low-humidity-levels/