محققان دانشگاه تگزاس در آستین روش جدیدی را توسعه داده اند که می تواند با استفاده از تنها یک کیلوگرم زیست توده روزمره، مانند ضایعات مواد غذایی و صدف ها، تقریباً چهار گالن آب آشامیدنی تمیز را مستقیماً از هوا استخراج کند.
این سیستم این زیست توده های روزمره را به "هیدروژل های زیست توده با عملکرد مولکولی" تبدیل می کند که آب را مستقیماً از جو برداشت می کنند.
Weixin Guan، سرپرست محققان این مطالعه، گفت: "این ماده به ما راهی می دهد تا از فراوان ترین منابع طبیعت استفاده کنیم و از هوا آب بسازیم - در هر زمان و هر مکان."
Guihua Yu، استاد موسسه مواد تگزاس در UT آستین، افزود: "با این پیشرفت، ما یک استراتژی مهندسی مولکولی جهانی ایجاد کرده ایم که به مواد طبیعی متنوع اجازه می دهد تا به جاذب های با راندمان بالا تبدیل شوند."
استفاده از فرآیند دو مرحله ای
تیم تحقیقاتی روشی را برای اصلاح پلی ساکاریدهای طبیعی در سطح مولکولی و افزایش توانایی آنها در جذب رطوبت از هوا و آزاد کردن آسان آن در هنگام گرم شدن، توسعه داده است.
این فرآیند دو مرحله ای شامل اتصال گروه های ترموراسپانسیو و زویترونی به مواد است. این باعث می شود که آنها به تغییرات دما پاسخ بهتری نشان دهند و قابلیت جذب و ذخیره آب آنها بهبود یابد.
این اصلاح مولکولی هیدروژل ها را قادر می سازد تا رطوبت را از هوا در دمای محیط جذب کنند. هنگامی که در معرض گرمای ملایم، به ویژه در حدود 60 درجه سانتیگراد (140 درجه فارنهایت) قرار می گیرند، آب ذخیره شده به صورت تصفیه شده آزاد می شود.
این آستانه دما قابل توجه است، زیرا می توان آن را از طریق ابزارهای پایدار مانند انرژی خورشیدی یا گرمای اتلافی از فرآیندهای صنعتی به دست آورد.
این باعث می شود که سیستم جدید از روش های سنتی برداشت آب که اغلب به تبرید با مصرف انرژی بالا یا مواد مبتنی بر پتروشیمی متکی هستند، متمایز شود.
آزمایش ها نرخ تولید آب را برجسته می کنند
آزمایشات میدانی نشان داده است که یک کیلوگرم از مواد هیدروژل می تواند تا 14.19 لیتر (3.75 گالن) آب در روز تولید کند.
این خروجی به طور قابل توجهی از بسیاری از فن آوری های موجود برداشت آب از جو، که به طور معمول بین 1 تا 5 لیتر در کیلوگرم در روز تولید می کنند، فراتر می رود.
همچنین، محققان با موفقیت اثربخشی آن را با سلولز، نشاسته و کیتوزان نشان داده اند. این بدان معناست که می توان از طیف گسترده ای از زیست توده برای تولید آب تمیز استفاده کرد.
محققان افزودند: "به جای رویکرد سنتی "انتخاب و ترکیب"، که نیاز به انتخاب مواد خاص برای عملکردهای خاص دارد، این استراتژی مولکولی عمومی امکان تبدیل تقریباً هر زیست توده ای را به یک برداشت کننده آب کارآمد فراهم می کند."
مناسب برای همه شرایط و مقیاس پذیری
بر خلاف بسیاری از فن آوری های موجود برداشت آب که به سطوح رطوبت بالا متکی هستند، این روش جدید می تواند مقادیر قابل توجهی آب را حتی در محیط های خشک استخراج کند.
Yu اظهار داشت: "این یک روش کاملاً جدید را برای فکر کردن در مورد جمع آوری پایدار آب باز می کند و گامی بزرگ به سوی سیستم های عملی برداشت آب برای خانوارها و مقیاس کوچک جامعه به شمار می رود."
علاوه بر این، تیم تحقیقاتی بر پایداری این فرآیند تأکید کرده است. هیدروژل های مبتنی بر زیست توده زیست تخریب پذیر هستند و می توانند از مواد به راحتی در دسترس تولید شوند که در غیر این صورت دور ریخته می شوند.
در بیانیه مطبوعاتی نتیجه گیری شد: "تیم تحقیقاتی اکنون در حال کار بر روی مقیاس بندی تولید و طراحی سیستم های دستگاه دنیای واقعی برای تجاری سازی، از جمله برداشت کننده های آب قابل حمل، سیستم های آبیاری خودکفا و دستگاه های آب آشامیدنی اضطراری است."
Aman Tripathi روزنامه نگار فعال و همه کاره و ویراستار اخبار. او اخبار منظم و فوری را برای چندین نشریه و رسانه خبری پیشرو، از جمله The Hindu، Economic Times، Tomorrow Makers و بسیاری دیگر پوشش داده است. Aman در سیاست، سفر و اخبار فناوری، به ویژه در هوش مصنوعی، الگوریتم های پیشرفته و بلاک چین، تخصص دارد و کنجکاوی زیادی در مورد همه چیزهایی که زیر چتر علم و فناوری قرار می گیرند، دارد.