Подписаться на новости SCDAILY 

  • Yulia Mi

Вода из воздуха

Атмосфера Земли содержит примерно 12 900 миллиардов тонн свежей воды, распределенной по всему миру, что эквивалентно 10 % воды во всех озерах Земли. В свете постоянного прироста населения, загрязнения и истощения источников пресной воды получение воды из атмосферы – это одна из многообещающих, но вместе с тем труднореализуемых стратегий добычи воды в засушливых регионах, областях, не имеющих выхода к морю, удаленных поселениях.



Для получения влаги из воздуха используются разные методы, например, сбор капель тумана, активная заморозка или сорбционный метод. Однако, туман образуется далеко не везде, а метод заморозки не применим при относительной влажности менее 40% и, кроме того, требует наличие электричества. Наиболее привлекательным с точки зрения простоты и возможности применения является последний метод, основанный на процессах адсорбции и высвобождения воды.


Ключевой компонент влагопоглощающих приборов – это сорбент водяного пара. Традиционные осушители, такие как силикагель, зеолит, алюмогель отлично поглощают влагу. Но для ее высвобождения требуется нагрев до температур более 160 °С . И чем лучше поглощает сорбент воду, тем хуже он ее отдает.


Исследователям из Научно-технологического университета имени Короля Абдаллы (из Саудовской Аравии) удалось разработать и создать гибкий гибридный фототермический сорбент из растворимой соли и гидрогеля. Этот сорбент показал превосходные поглощающие качества атмосферной воды даже при низкой влажности. При этом для высвобождения влаги достаточно лишь постоянного солнечного света.


В качестве основного компонента устройства получения атмосферной воды ученые выбрали соль – хлорид кальция, дешевый, нетоксичный материал. Хлорид кальция способен захватывать молекулы воды даже при относительной влажности 10-25%. Второй компонент гибридного устройства – это полиакриламидный гидрогель, служащий устойчивой оболочкой для соли. Также для улучшения нагрева геля под действием солнечного света ученые использовали встроенные углеродные нанотрубки.


В ходе экспериментов созданный гибридный материал поглощал 0,74, 1,10 и 1,75 г воды на каждый 1 г сухого материала при относительной влажности 35, 60 и 80 % соответственно, и отдавал 100% поглощенной воды под воздействием солнечного света. Ученые собрали прототип устройства с сухим диском гидрогеля массой 35 г, который собрал 37 г воды из воздуха на улице. А затем под воздействием солнечного света в течение 2,5 часов удалось высвободить 20 г чистой воды.


Еще одно преимущество полученного материала в его низкой себестоимости. Оценочная стоимость устройства, способного производить минимальную дневную норму для взрослого человека – 3 кг за день, - всего лишь 3,20$.


#водаизвоздуха #адсорбент #сорбент

Ссылка на научную статью: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b02852