Революционен хидрогел извлича питейна вода от пустинния въздух единствено чрез слънчева светлина

Учени разработиха хидрогел, който извлича питейна вода от въздуха дори в сухия пустинен климат, като използва слънчева енергия. Системата работи повече от осем месеца и може да се окаже евтин начин за осигуряване на вода в сухите региони. Сега инсталацията произвежда до два литра вода на ден от панел с размерите на кърпа за баня.

Технологията се основава на хидрогел – материал, направен от сол и абсорбиращ полимер, който абсорбира влагата от въздуха през нощта и я отделя като пара през деня, когато е изложен на слънчевата топлина. Парата се кондензира във вода, годна за пиене. Дори в изключително сухите условия на пустинята Атакама устройството събира влага от атмосферата.

Учените са използвали хидрогел, изработен от литиев хлорид и полиакриламид – полимер, използван в памперсите. Лист от алуминий, боядисан в черно, се използва за абсорбиране на слънчевата топлина и нагряване на хидрогела. Материалът поглъща вода в обем 2-4 пъти по-голям от собственото му тегло. Тези версии на хидрогеловете обаче бързо се разграждат. След 30 цикъла на поглъщане и освобождаване на вода материалът започна да се разпада, което прави системата непрактична и потенциално опасна поради наличието на частици сол и полимер във водата.

След няколко години изследвания екипът открива, че разграждането се дължи на контакта на хидрогела с металните повърхности. Металът освобождава йони, които предизвикват химични реакции, при които се образуват радикали, разграждащи полимерните вериги в гела. В резултат на това материалът се превръща в лепкава маса и губи способността си да задържа влагата.

Решението се оказа използването на специално антикорозионно покритие за металната основа. След това експлоатационният живот на хидрогела драстично се увеличи. При проведен тест материалът остава стабилен в продължение на повече от осем месеца при температура 74°C, а също така издържа повече от 190 цикъла на събиране на вода без забележима деградация.

Учените смятат, че в бъдеще цената на производството на вода с помощта на такива системи може да спадне до един цент на литър – около 1% от цената на бутилираната вода. В същото време системата не се нуждае от връзка с електрическата мрежа, тъй като работи автономно само със слънчева енергия.

Експерименталното устройство вече може да произвежда до два литра вода на ден от панел с размерите на хавлия за баня – достатъчно за основните човешки нужди в извънредни условия. Екипът очаква да увеличи капацитета на такова устройство до пет литра на ден и обмисля създаването на стартъп или лицензирането на технологията за масово приложение.

Глобалният недостиг на питейна вода е едно от най-големите предизвикателства на нашето време. Проекти като този на екипа изследователи предлагат устойчив изход, използвайки неизчерпаемия ресурс на атмосферната влага