استخراج روزانه ۱۴ لیتر آب آشامیدنی از هوا با یک روش جدید

به گزارش ایسنا، این سیستم، زیست توده‌های روزمره را به «هیدرژل‌های زیست توده عملکردی مولکولی» تبدیل می‌کند که آب را مستقیما از جو دریافت می‌کنند.

به نقل از آی‌ای، ویکسین گوآن (Weixin Guan)، محقق ارشد این مطالعه می‌گوید: این ماده راهی به ما می‌دهد تا از فراوان‌ترین منابع طبیعت بهره ببریم و از هوا آب بسازیم در هر زمان و هر مکان.

گوییهوا یو (Guihua Yu)، استاد مؤسسه مواد تگزاس می‌گوید: با این پیشرفت، ما یک استراتژی مهندسی مولکولی جهانی ایجاد کرده‌ایم که به مواد طبیعی مختلف اجازه می‌دهد به جاذب‌های با کارایی بالا تبدیل شوند.

استفاده از فرآیند دو مرحله‌ای

گروه تحقیقاتی، روشی را برای اصلاح پلی ساکاریدهای طبیعی در سطح مولکولی و افزایش توانایی آنها در جذب رطوبت از هوا و آزاد کردن آن به راحتی در هنگام گرم شدن ابداع کرده است.

این فرآیند دو مرحله‌ای شامل اتصال گروه‌های واکنش‌گر حرارتی و یون دو قطبی به مواد می‌شود. این کار باعث می‌شود آنها نسبت به تغییرات دما واکنش بیشتری نشان دهند و قابلیت جذب و ذخیره آب آنها بهبود یابد.

این اصلاح مولکولی هیدروژل‌ها را قادر می‌کند تا رطوبت هوا را در دمای محیط جذب کنند. هنگامی که هیدروژل‌ها تحت حرارت ملایم قرار می‌گیرند، به ویژه در دمای حدود ۶۰ درجه سانتیگراد (۱۴۰ درجه فارنهایت)، آب ذخیره شده به شکل تصفیه شده آزاد می‌شود.

این آستانه دما قابل توجه است، زیرا می‌توان آن را از طریق ابزارهای پایداری مانند انرژی خورشیدی یا گرمای اتلاف شده‌ حاصل از فرآیندهای صنعتی به دست آورد.

این امر، سیستم جدید ابداع شده را از روش‌های سنتی برداشت آب متمایز می‌کند که اغلب به تبرید انرژی‌بر یا مواد مبتنی بر پتروشیمی متکی هستند.

آزمایش‌ها میزان قابل توجه تولید آب را نشان داد

آزمایش‌های میدانی نشان داده است که یک کیلوگرم از ماده هیدروژل می‌تواند تا ۱۴.۱۹ لیتر (۳.۷۵ گالن) آب در روز تولید کند.

این خروجی به طور قابل توجهی از بسیاری از فناوری‌های جمع‌آوری آب موجود در اتمسفر که معمولا روزانه بین یک تا پنج لیتر در کیلوگرم است، پیشی گرفته است.

همچنین، محققان اثربخشی آن را با سلولز، نشاسته و کیتوزان با موفقیت نشان داده‌اند. این بدان معنی است که طیف وسیعی از زیست توده را می‌توان برای تولید آب تمیز تغییر کاربری داد.

محققان افزودند: به جای رویکرد سنتی که مستلزم انتخاب مواد خاص برای عملکردهای خاص است، این استراتژی کلی مولکولی امکان تبدیل تقریبا هر زیست توده‌ای را به یک دستگاه برداشت آب، کارآمد تبدیل می‌کند.

مناسب برای همه شرایط و مقیاس پذیر

برخلاف بسیاری از فناوری‌های برداشت آب موجود که به سطوح رطوبت بالا متکی هستند، این روش جدید می‌تواند مقادیر قابل توجهی آب را حتی در محیط‌های خشک استخراج کند.

علاوه بر این، گروه تحقیقاتی بر پایداری این فرآیند تاکید دارد. هیدروژل‌های مبتنی بر زیست توده، زیست‌تخریب‌پذیر هستند و می‌توانند از موادی که به راحتی در دسترس هستند، تولید شوند که در غیر این صورت دور ریخته می‌شوند.

محققان اکنون در حال کار بر روی تولید و طراحی سیستم‌های دستگاه‌های واقعی برای تجاری‌سازی، از جمله برداشت‌کننده‌های آب قابل حمل، سیستم‌های آبیاری خودپایه و دستگاه‌های آب آشامیدنی اضطراری هستند.