Vandhøstende gel virker ved lav luftfugtighed

Forskere i USA har designet en bæredygtig polymergel, der kan høste store mængder vand fra den omgivende luft, selv under forhold med lav luftfugtighed. Lavet af Youhong Guo og kolleger ved University of Texas i Austin, det billige materiale kombinerer vandabsorberende plantefibre med cellulose, som udstøder vand, når det opvarmes.

Mange dele af verden oplever en vis grad af vandknaphed, og problemet forventes at vokse med stigende global opvarmning. Udvinding af fugt direkte fra atmosfæren kan give millioner af mennesker livsvigtig adgang til rent vand. Forskere har allerede udviklet en række forskellige porøse materialer, der kan opfange og frigive fugt efter behov - men disse kræver ofte fugtige forhold. I tørlandsområder, der nu er hjemsted for over en tredjedel af verdens befolkning, lider eksisterende teknikker under lav vandoptagelse og høj energiefterspørgsel.

For at løse denne udfordring udviklede Guos team et nyt polymermateriale, der indeholder en hybrid af konjacgummi (KGM) – en plantebaseret fiber, der er meget udbredt i det asiatiske køkken – og hydroxypropylcellulose (HPC). Denne polymermatrix indeholder også en ensartet dispergeret opløsning af lithiumchlorid - et fugtighedsbevarende salt.

Stort overfladeareal

Inden for materialet har hydrofilt KGM en hierarkisk porøs struktur. Dette giver et stort vandopsamlende overfladeareal, samtidig med at vanddamp hurtigt kan passere gennem strukturen. Ved opvarmning gennemgår HPC en faseændring, og dets tidligere lige polymerfibre trækker sig sammen til amorfe, snoede former. I processen frigives eventuel fugt i KGM-fibrene hurtigt.

Guo og kolleger har vist, at i 14-24 cyklusser med vandoptagelse og frigivelse under tørre forhold, kan 1 kg af gelen producere mere end 6 l vand om dagen ved 15 % relativ luftfugtighed. Ved 30 % relativ luftfugtighed kan der produceres op til 13 l pr. dag.

Forskerne viste også, at polymeren nemt kan fremstilles gennem en brugervenlig støbemetode, hvor en gelprecursor indeholdende alle tre ingredienser blandes og hældes i en form. Efter 2 min frysetørres blandingen og pilles af formen, klar til brug med det samme.

Derudover er materialets tre ingredienser rigelige og kan købes bæredygtigt. Sammenlagt koster ingredienserne kun 2 dollars pr. kilogram. Guos team håber, at de lave omkostninger og enkelheden i produktionen vil betyde, at gelen kan fremstilles kommercielt. De forudsiger, at langt større mængder vand let kunne høstes ved at fremstille tykkere film og indføre absorberende senge til gelen.

Forskningen er beskrevet i Nature Communications.

Stillingen Vandhøstende gel virker ved lav luftfugtighed dukkede først på Fysik verden.

• Coinsmart. Europas bedste Bitcoin og Crypto Exchange.
• Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. FRI ADGANG.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Gratis prøveversion.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/water-harvesting-gel-works-at-low-humidity-levels/