Vannhøstingsgel fungerer ved lave fuktighetsnivåer

Forskere i USA har designet en bærekraftig polymergel som kan høste store mengder vann fra luften rundt, selv under forhold med lav luftfuktighet. Laget av Youhong Guo og kolleger ved University of Texas i Austin, kombinerer lavkostmaterialet vannabsorberende plantefibre med cellulose, som driver ut vann når det varmes opp.

Mange deler av verden opplever en viss grad av vannmangel, og problemet forventes å vokse med økende global oppvarming. Å trekke ut fuktighet direkte fra atmosfæren kan gi millioner av mennesker livsviktig tilgang til rent vann. Forskere har allerede utviklet en rekke forskjellige porøse materialer som kan fange opp og frigjøre fuktighet ved behov – men disse krever ofte fuktige forhold. I tørre områder, som nå er hjemsted for over en tredjedel av verdens befolkning, lider eksisterende teknikker av lavt vannopptak og høyt energibehov.

For å møte denne utfordringen utviklet Guos team et nytt polymermateriale som inneholder en hybrid av konjacgummi (KGM) – en plantebasert fiber som er mye brukt i asiatisk mat – og hydroksypropylcellulose (HPC). Denne polymermatrisen inneholder også en jevnt dispergert løsning av litiumklorid – et fuktighetsbevarende salt.

Stort overflateareal

Innenfor materialet har hydrofil KGM en hierarkisk porøs struktur. Dette gir et stort vannoppsamlende overflateareal, samtidig som det lar vanndamp raskt passere gjennom strukturen. Ved oppvarming gjennomgår HPC en faseendring, og dens tidligere rette polymerfibre trekker seg sammen til amorfe, vridde former. I prosessen frigjøres eventuell fuktighet i KGM-fibrene raskt.

Guo og kolleger har vist at i 14–24 sykluser med vannopptak og frigjøring under tørre forhold, kan 1 kg av gelen produsere mer enn 6 l vann per dag i 15 % relativ fuktighet. Ved 30 % relativ luftfuktighet kan det produseres opptil 13 l per dag.

Forskerne viste også at polymeren enkelt kan produseres gjennom en brukervennlig støpemetode, hvor en gelforløper som inneholder alle tre ingrediensene blandes og helles i en form. Etter 2 min frysetørkes blandingen og trekkes av formen, klar til bruk med en gang.

På toppen av dette er materialets tre ingredienser rikelig og kan hentes bærekraftig. Til sammen koster ingrediensene bare $2 per kilo. Guos team håper at den lave kostnaden og enkelheten i produksjonen vil bety at gelen kan produseres kommersielt. De spår at langt større mengder vann lett kan høstes ved å lage tykkere filmer og introdusere absorberende lag i gelen.

Forskningen er beskrevet i Nature Communications.

Innlegget Vannhøstingsgel fungerer ved lave fuktighetsnivåer dukket først på Fysikkens verden.

• Myntsmart. Europas beste Bitcoin og Crypto Exchange.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. FRI TILGANG.
• CryptoHawk. Altcoin Radar. Gratis prøveperiode.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/water-harvesting-gel-works-at-low-humidity-levels/