Naukowcy zidentyfikowali wysoce chłonne materiały, które są w stanie wydobyć z powietrza rekordowe ilości wody pitnej. Urządzenie otwiera drogę do technologii zdolnych do radzenia sobie w sytuacjach kryzysowych związanych z wodą w najbardziej suchych rejonach planety.
Dla krajów rozwijających się brak dostępu do wody pitnej stanowi jedno z największych zagrożeń dla środowiska i zdrowia.
Do wielu projektów przeprowadzonych w ostatnich latach w celu zapewnienia dostaw wody do najbiedniejszych krajów świata dodaje się dziś projekt naukowców z Laboratorium Fizyki Stosowanej (APL) w Laurel w stanie Maryland.
Badacze zidentyfikowali wysoce chłonne materiały zdolne do wydobywania rekordowych ilości wody pitnej z powietrza, a nowe testy, które przeprowadzili, mogą doprowadzić do opracowania technologii dostarczania wody pitnej do suchych obszarów planety.
Zespół naukowców, kierowany przez Zhiyong Xia, Matthew Logana i Spencera Langevina, opisał swoją pracę w Scientific Reports, wyjaśniając, w jaki sposób udało im się wykorzystać struktury metaloorganiczne (MOF) do pochłaniania wody ze środowiska.
Te kryształy tych związków faktycznie zachowywały się jak gąbki i są zdolne do przechwytywania, przechowywania i uwalniania znacznych ilości substancji, w tym wodę.
Potencjalnie, gdyby jeden gram kryształów został umieszczony na zalanym boisku piłkarskim, materiał byłby w stanie wchłonąć całą wodę obecną na całym boisku.
Zdecydowanie ciekawe funkcje, które były już badane w przeszłości. Wcześniejsze prace nie doprowadziły jednak do opracowania metody, która pozwoliłaby na wydajną produkcję wody .
„Wstępne eksperymenty pokazały, że koncepcja może działać. Ale problemem była pojemność. Inne zespoły badawcze były w stanie wyprodukować do około 1,3 litra wody dziennie na kilogram substancji w suchych warunkach - wystarczającą ilość dla jednej osoby.
Aby stworzyć optymalne urządzenie do zbierania wody, potrzebne jest lepsze zrozumienie właściwości struktury, która kontroluje wchłanianie i uwalnianie ”. Xia skomentował w oświadczeniu.
© Johns Hopkins APL
Dzięki tym nowym badaniom uzyskano znacznie lepszy wynik , testując różne rodzaje kryształów i odkrywając dla niektórych z nich prawie siedmiokrotnie wyższą zdolność absorpcji.
Naukowcy zbadali serię MOF, badając mechanizmy rządzące ich kinetyką sekwestracji wody i obliczając, ile wody mogą wchłonąć.
Następnie zbadali wpływ temperatury, wilgotności i innych cech środowiskowych na proces adsorpcji i uwalniania, aby znaleźć optymalne warunki .
„Zidentyfikowaliśmy MOF zdolny do produkcji 8,66 litra wody dziennie na kilogram w idealnych warunkach, niezwykłe odkrycie.
Pomoże nam to pogłębić naszą wiedzę na temat tych materiałów i pokieruje odkryciem metod pozyskiwania wody nowej generacji ”- wyjaśnił Xia.
Xia i jej zespół badają teraz inne MOF o różnych właściwościach, aby ocenić ich działanie w szczególnie suchych środowiskach i określić konfiguracje MOF, które pozwalają na optymalną absorpcję.
APL opracowało również w przeszłości metody usuwania metali ciężkich i substancji toksycznych z wody, a dzięki wysiłkom i współpracy naukowców laboratorium osiąga świetne wyniki, oferując wodę pitną osobom, które dziś nie mają do niej dostępu.
„Nie możemy się doczekać, aby uratować planetę, kropla po kropli” - powiedziała Ally Bissing-Gibson, szefowa programu nauk biologicznych i chemicznych APL.
Źródła odniesienia: Nature, Scientific Reports / Johns Hopkins University
Przeczytaj także:
- WaterHouse, projekt pozyskiwania wody pitnej z powietrza w Namibii i Mozambiku
- Expo 2021: Awa Modula, oto jak wytwarzać wodę pitną z powietrza
- W Kenii pierwsza elektrownia słoneczna, która przekształca wodę oceaniczną w wodę pitną
