Vedenkeruugeeli toimii alhaisilla kosteustasoilla

Yhdysvaltalaiset tutkijat ovat suunnitelleet kestävän polymeerigeelin, joka pystyy keräämään suuria määriä vettä ympäröivästä ilmasta jopa alhaisessa kosteudessa. Luonut Youhong Guo ja kollegansa Texasin yliopistossa Austinissa, edullinen materiaali yhdistää vettä imevät kasvikuidut selluloosaan, joka poistaa vettä kuumennettaessa.

Monissa osissa maailmaa on jonkinasteista veden niukkuutta, ja ongelman odotetaan kasvavan ilmaston lämpenemisen myötä. Kosteuden poistaminen suoraan ilmakehästä voisi tarjota miljoonille ihmisille elintärkeän pääsyn puhtaaseen veteen. Tutkijat ovat jo kehittäneet useita erilaisia ​​huokoisia materiaaleja, jotka voivat sitoa ja vapauttaa kosteutta tarpeen mukaan – mutta ne vaativat usein kosteat olosuhteet. Kuivilla alueilla, joilla nykyään asuu yli kolmasosa maailman väestöstä, olemassa olevat tekniikat kärsivät alhaisesta vedenottokyvystä ja suuresta energiantarpeesta.

Vastatakseen tähän haasteeseen Guon tiimi kehitti uuden polymeerimateriaalin, joka sisältää konjac-kumin (KGM) – aasialaisessa keittiössä laajasti käytetyn kasvipohjaisen kuidun – ja hydroksipropyyliselluloosan (HPC) hybridin. Tämä polymeerimatriisi sisältää myös tasaisesti dispergoitua litiumkloridiliuosta – kosteutta sitovaa suolaa.

Suuri pinta-ala

Materiaalin sisällä hydrofiilisellä KGM:llä on hierarkkisesti huokoinen rakenne. Näin saadaan suuri vettä keräävä pinta-ala ja samalla vesihöyry pääsee nopeasti kulkemaan rakenteen läpi. Kuumennettaessa HPC:ssä tapahtuu faasimuutos ja sen aiemmin suorat polymeerikuidut supistuvat amorfisiin, kiertyneisiin muotoihin. Prosessin aikana KGM-kuiduissa oleva kosteus vapautuu nopeasti.

Guo ja kollegat ovat osoittaneet, että 14–24 vedenotto- ja vapautumissyklissä kuivissa olosuhteissa 1 kg geeliä voi tuottaa yli 6 litraa vettä päivässä 15 %:n suhteellisessa kosteudessa. Suhteellisessa kosteudessa 30 % voidaan tuottaa jopa 13 litraa päivässä.

Tutkijat osoittivat myös, että polymeeri voidaan valmistaa helposti käyttäjäystävällisellä valumenetelmällä, jossa kaikki kolme ainesosaa sisältävä geelin esiaste sekoitetaan ja kaadetaan muottiin. 2 minuutin kuluttua seos pakastekuivataan ja kuoritaan muotista heti käyttövalmis.

Tämän lisäksi materiaalin kolme ainesosaa ovat runsaat ja ne voidaan hankkia kestävästi. Kaiken kaikkiaan ainekset maksavat vain 2 dollaria kilolta. Guon tiimi toivoo, että alhaiset kustannukset ja tuotannon yksinkertaisuus tarkoittavat sitä, että geeliä voidaan valmistaa kaupallisesti. He ennustavat, että paljon suurempia määriä vettä voitaisiin helposti kerätä valmistamalla paksumpia kalvoja ja lisäämällä geeliin imukykyisiä kerroksia.

Tutkimusta kuvataan Luonto Viestintä.

Viesti Vedenkeruugeeli toimii alhaisilla kosteustasoilla ilmestyi ensin Fysiikan maailma.

• Coinsmart. Euroopan paras Bitcoin- ja kryptopörssi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. VAPAA PÄÄSY.
• CryptoHawk. Altcoinin tutka. Ilmainen kokeilu.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/water-harvesting-gel-works-at-low-humidity-levels/