Ny genanvendelig hydrogel kunne høste rent, afsaltet vand fra fugtig luft over havoverflader

Enorme mængder vand fordamper fra vandoverflader som reservoirer og det åbne hav hver dag. For at løse dette problem, især i områder med mangel på vand, forskere fra National University of Singapore (NUS) fandt en innovativ måde at høste vand fra den fugtige luft over vandoverflader på.

Løsningen ligger i en unik zinkbaseret vandabsorberende hydrogel, der sidste år blev udviklet af et forskerhold ved Det Tekniske Fakultet NUS. Dette gel-lignende materiale er over otte gange mere absorberende end kommercielle tørremidler, og der kræves kun naturligt sollys for at høste vand fra den vandmættede hydrogel.

"På grund af det varme klima i Singapore, omkring 45 millioner kubikmeter vand går tabt fra reservoirer gennem fordampning hvert år. Vores hydrogel kan omdanne fugt til stede i fugtig luft til vand uden behov for ekstern energitilførsel. Ved at udnytte den fugtrige luft, der almindeligvis findes over vandoverflader, vi kan samle vand, som ellers ville gå tabt for miljøet, til forskellige formål, " sagde leder af forskningsteamet adjunkt Swee-Ching TAN, der er fra Institut for Materialevidenskab og Teknik på Det Tekniske Fakultet NUS.

Resultaterne af undersøgelsen er blevet offentliggjort online i det videnskabelige tidsskrift Avancerede materialer tidligere i år.

Genvinding af 'tabt' vand fra vandoverflader

Konventionelle tørremidler som silicagel og calciumchlorid kan kun absorbere små mængder vand. At udvinde vand fra disse midler vil kræve energikrævende processer og høje temperaturer, og derfor er denne tilgang ikke omkostningseffektiv.

Den nye hydrogel udviklet af NUS-teamet absorberer effektivt vand mere end fire gange dets oprindelige vægt. Når det bruges gentagne gange over flere absorptions-desorptionscyklusser inden for en dag, mængden af ​​vand, den opsamler, kan nå op til 14 gange pr. kilogram anvendt hydrogel.

Som en ekstra fordel, den nye hydrogel frigiver vand ved en relativt lavere temperatur på mellem 45 og 50 grader Celsius, hvilket nemt kan opnås med holdets opsætning. Derfor, vand kunne udvindes fra hydrogelen ved hjælp af naturligt sollys og kræver ikke en ekstern energikilde.

Desuden, mens de fleste kommercielt tilgængelige tørremidler kun er egnede til engangsbrug, den NUS-udviklede hydrogel bevarer sin absorptionsevne selv efter 1, 000 absorption-desorptionscyklusser.

Flydende vandoptager

Som et bevis på konceptet, forskerholdet byggede først flydende enheder, der hver indeholdt en lille mængde hydrogel placeret på en glasplade. Disse enheder blev efterladt til at flyde på vandet ved en strand. Periodisk, de vandmættede hydrogeler blev hentet og overført til en lukket glaskasse, som derefter blev udsat for naturligt sollys. Når de udsættes for varme, temperaturen i glasboksen ville stige yderligere, tillader fugt i hydrogelerne at blive frigivet som dampe og senere kondenseret på glasboksens vægge. Kondenserede vanddråber i glasboksen blev derefter opsamlet.

Forskerholdet undersøgte yderligere kvaliteten af ​​det vand, der blev høstet fra hydrogelerne og fandt ud af, at saltindholdet er næsten ubetydeligt.

"I modsætning til processer som afsaltning, der er meget energikrævende, vand opsamlet ved hjælp af den nye hydrogel kræver mindre behandling til forskellige formål. Vores opfindelse har også potentiale til at blive skaleret betydeligt op til at fungere som en flydende vandfangstfarm. Denne tilgang kan være til gavn for landdistrikter, hvor adgang til rent vand fortsat er en udfordring. Ved kreativt at anvende nye løsninger, vi håber at bidrage til at afbøde den globale vandkrise, " sagde Asst Prof Tan.

Næste skridt

At føre deres forskning fremad, NUS-teamet er i øjeblikket ved at se på måder at optimere ydeevnen af ​​hydrogelen og vandopsamlingsprocessen. De udforsker også innovative metoder til at øge hydrogelens absorptionskapacitet. Ud over, NUS-forskerne er ivrige efter at arbejde med kommercielle partnere for at bringe denne idé på markedet.