Vattenupptagningsgel fungerar vid låga luftfuktighetsnivåer

Forskare i USA har designat en hållbar polymergel som kan skörda stora mängder vatten från den omgivande luften, även under förhållanden med låg luftfuktighet. Skapad av Youhong Guo och kollegor vid University of Texas i Austin, det lågkostnadsmaterialet kombinerar vattenabsorberande växtfibrer med cellulosa, som driver ut vatten när det värms upp.

Många delar av världen upplever en viss grad av vattenbrist och problemet förväntas växa med ökande global uppvärmning. Att utvinna fukt direkt från atmosfären kan ge miljontals människor livsnödvändig tillgång till rent vatten. Forskare har redan utvecklat en mängd olika porösa material som kan fånga upp och släppa ut fukt vid behov – men dessa kräver ofta fuktiga förhållanden. I torra områden, nu hem för över en tredjedel av världens befolkning, lider befintliga tekniker av lågt vattenupptag och högt energibehov.

För att möta denna utmaning utvecklade Guos team ett nytt polymermaterial, innehållande en hybrid av konjacgummi (KGM) – en växtbaserad fiber som ofta används i det asiatiska köket – och hydroxipropylcellulosa (HPC). Denna polymermatris innehåller också en likformigt dispergerad lösning av litiumklorid – ett fuktighetsbevarande salt.

Stor yta

Inom materialet har hydrofilt KGM en hierarkiskt porös struktur. Detta ger en stor vattensamlande yta, samtidigt som vattenånga snabbt kan passera genom strukturen. Vid upphettning genomgår HPC en fasförändring, och dess tidigare raka polymerfibrer drar ihop sig till amorfa, tvinnade former. I processen frigörs eventuell fukt i KGM-fibrerna snabbt.

Guo och kollegor har visat att i 14–24 cykler av vattenupptagning och utsläpp under torra förhållanden kan 1 kg av gelen producera mer än 6 l vatten per dag i 15 % relativ luftfuktighet. Vid 30 % relativ luftfuktighet kan upp till 13 l per dag produceras.

Forskarna visade också att polymeren enkelt kan tillverkas genom en användarvänlig gjutmetod, där en gelprekursor som innehåller alla tre ingredienserna blandas och hälls i en form. Efter 2 min frystorkas blandningen och dras ur formen, redo att användas direkt.

Utöver detta är materialets tre ingredienser rikliga och kan köpas på ett hållbart sätt. Sammantaget kostar ingredienserna bara 2 USD per kilogram. Guos team hoppas att den låga kostnaden och enkelheten i produktionen kommer att innebära att gelén kan tillverkas kommersiellt. De förutspår att mycket större mängder vatten lätt kan skördas genom att tillverka tjockare filmer och införa absorberande bäddar i gelén.

Forskningen beskrivs i Nature Communications.

Posten Vattenupptagningsgel fungerar vid låga luftfuktighetsnivåer visades först på Fysikvärlden.

• Myntsmart. Europas bästa bitcoin- och kryptobörs.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. FRI TILLGÅNG.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Gratis provperiod.
• Källa: https://physicsworld.com/a/water-harvesting-gel-works-at-low-humidity-levels/