Drikkevand suges fra den støvede ørkenluft

Et billigt hydrogelbaseret materiale fanger effektivt fugt, selv fra luft med lav fugtighed og frigiver det efter behov.

En simpel enhed, der kan fange sin egen vægt i vand fra frisk luft og derefter frigive det vand, når det opvarmes af sollys, kan give en sikker ny kilde til drikkevand i fjerntliggende tørre områder, ny forskning fra KAUST tyder på.

Globalt set Jordens luft indeholder næsten 13 billioner tons vand, et stort vedvarende reservoir med rent drikkevand. Forsøg med mange materialer og anordninger, der er udviklet til at tappe denne vandkilde, har vist hver især at være for ineffektive, dyr eller kompleks til praktisk brug. En prototype enhed udviklet af Peng Wang fra Center for afsaltning og genbrug af vand og hans team kunne endelig ændre det.

I hjertet af enheden er den billige, stabil, ikke -toksisk salt, Kalcium Klorid. Dette delikaterende salt har en så høj affinitet for vand, at det vil absorbere så meget damp fra den omgivende luft, at der til sidst dannes en pool af væske, siger Renyuan Li, en ph.d. elev i Wangs team. "Det delikaterende salt kan opløse sig selv ved at absorbere fugt fra luft, " han siger.

Calciumchlorid har et stort vandhøstpotentiale, men det faktum, at det går fra et fast stof til en salt væske efter at have absorberet vand, har været en stor hindring for dets anvendelse som en vandopsamlingsanordning, siger Li. "Systemer, der bruger flydende sorbenter, er meget komplicerede, "siger han. For at overvinde problemet, forskerne inkorporerede saltet i en polymer kaldet en hydrogel, som kan rumme en stor mængde vand, mens det forbliver et fast stof. De tilføjede også en lille mængde carbon nanorør, 0,42 vægtprocent, for at sikre, at den opsamlede vanddamp kunne frigives. Carbon nanorør absorberer meget effektivt sollys og omdanner den fangede energi til varme.

Teamet inkorporerede 35 gram af dette materiale i en simpel prototype -enhed. Forladt udenfor natten over, den fangede 37 gram vand på en nat, hvor den relative luftfugtighed var omkring 60 procent. Den følgende dag, efter 2,5 timers naturlig sollysbestråling, det meste af det sorberede vand blev frigivet og opsamlet inde i enheden.

"Hydrogelens mest bemærkelsesværdige aspekter er dens høje ydeevne og lave omkostninger, "siger Li. Hvis prototypen blev skaleret op til at producere 3 liter vand om dagen - det mindste vandbehov for en voksen - ville materialeomkostningerne ved den adsorberende hydrogel være så lav som en halv cent om dagen.

Det næste trin vil være at finjustere den absorberende hydrogel, så den frigiver høstet vand kontinuerligt frem for i partier, Siger Wang.