Учёные из Университета Техаса в Остине разработали инновационную систему, позволяющую преобразовывать разнообразные природные остатки в материал, способный извлекать чистую питьевую воду из атмосферного воздуха.
Метод основан на двухэтапном молекулярном инжиниринге, в результате которого биополисахариды – целлюлоза, крахмал, хитозан – приобретают гиоскопические и термореспонсивные свойства, обеспечивающие высокое поглощение влаги и её последующее выделение при умеренном нагревании.
Универсальность технологии позволяет использовать широкий спектр исходных материалов: пищевые отходы, случайные ветки, морские раковины и другие природные остатки преобразуются в эффективные сорбенты, что значительно расширяет возможности водосбора в условиях пониженной влажности.
Полевые испытания продемонстрировали выдающуюся эффективность системы – до 14,19 литров чистой воды на килограмм материала в сутки, тогда как традиционные сорбенты выдают от 1 до 5 литров воды при аналогичных условиях.
В отличие от синтетических сорбентов, созданных на основе нефтехимии и требующих высоких энергозатрат, данный гидрогель отличается биоразлагаемостью, масштабируемостью производства и минимальным потреблением энергии при выделении воды. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials.
Проект возглавляет профессор Гуйхуа Ю из Института материаловедения Техасского университета, при активном участии старшего аспиранта Вэйсина Гуана и аспиранта-исследователя Ясюана Чжао, что является продолжением многолетних усилий по обеспечению доступа к чистой воде для нуждающихся.
Разработка имеет потенциал для внедрения в портативные устройства водосбора, автономные системы орошения и аварийные комплекты водоснабжения, что открывает новые перспективы для использования технологии в удалённых районах, при чрезвычайных ситуациях и для децентрализованных водных систем.
Гуйхуа Ю отметил: «С этим прорывом мы создали универсальную стратегию молекулярного инженерного подхода, позволяющую превращать разнообразные природные материалы в высокоэффективные сорбенты. Это открывает совершенно новый взгляд на устойчивый сбор воды, что становится значительным шагом к практическим системам сбора воды для домохозяйств и малых сообществ». Вэйсин Гуан добавил: «В конце концов, доступ к чистой воде должен быть простым, устойчивым и масштабируемым. Этот материал дарит способ использовать самые обильные ресурсы природы и извлекать воду из воздуха — в любое время и в любом месте». Ясюан Чжао подчеркнул: «Так как данный гидрогель может быть изготовлен из широко доступной биомассы и функционирует с минимальными затратами энергии, он имеет отличный потенциал для масштабного производства и применения в автономных сообществах, при оказании чрезвычайной помощи и в децентрализованных системах водоснабжения».
Изображение носит иллюстративный характер
Метод основан на двухэтапном молекулярном инжиниринге, в результате которого биополисахариды – целлюлоза, крахмал, хитозан – приобретают гиоскопические и термореспонсивные свойства, обеспечивающие высокое поглощение влаги и её последующее выделение при умеренном нагревании.
Универсальность технологии позволяет использовать широкий спектр исходных материалов: пищевые отходы, случайные ветки, морские раковины и другие природные остатки преобразуются в эффективные сорбенты, что значительно расширяет возможности водосбора в условиях пониженной влажности.
Полевые испытания продемонстрировали выдающуюся эффективность системы – до 14,19 литров чистой воды на килограмм материала в сутки, тогда как традиционные сорбенты выдают от 1 до 5 литров воды при аналогичных условиях.
В отличие от синтетических сорбентов, созданных на основе нефтехимии и требующих высоких энергозатрат, данный гидрогель отличается биоразлагаемостью, масштабируемостью производства и минимальным потреблением энергии при выделении воды. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials.
Проект возглавляет профессор Гуйхуа Ю из Института материаловедения Техасского университета, при активном участии старшего аспиранта Вэйсина Гуана и аспиранта-исследователя Ясюана Чжао, что является продолжением многолетних усилий по обеспечению доступа к чистой воде для нуждающихся.
Разработка имеет потенциал для внедрения в портативные устройства водосбора, автономные системы орошения и аварийные комплекты водоснабжения, что открывает новые перспективы для использования технологии в удалённых районах, при чрезвычайных ситуациях и для децентрализованных водных систем.
Гуйхуа Ю отметил: «С этим прорывом мы создали универсальную стратегию молекулярного инженерного подхода, позволяющую превращать разнообразные природные материалы в высокоэффективные сорбенты. Это открывает совершенно новый взгляд на устойчивый сбор воды, что становится значительным шагом к практическим системам сбора воды для домохозяйств и малых сообществ». Вэйсин Гуан добавил: «В конце концов, доступ к чистой воде должен быть простым, устойчивым и масштабируемым. Этот материал дарит способ использовать самые обильные ресурсы природы и извлекать воду из воздуха — в любое время и в любом месте». Ясюан Чжао подчеркнул: «Так как данный гидрогель может быть изготовлен из широко доступной биомассы и функционирует с минимальными затратами энергии, он имеет отличный потенциал для масштабного производства и применения в автономных сообществах, при оказании чрезвычайной помощи и в децентрализованных системах водоснабжения».
