Гибридная технология очищает воду и добывает ее из воздуха

Нехватка воды — одна из самых острых проблем человечества. Теперь инженеры Калифорнийского технологического института разработали новую систему, которая может использовать два разных источника для производства свежей питьевой воды, очищая грязную воду в течение дня и собирая капли воды из воздуха в течение ночи.

На Земле очень много воды, но лишь малая ее часть пригодна для питья. Она парит в воздухе вокруг нас, где мы не можем получить к ней доступ, и находится в огромных океанах, которые слишком соленые для питья.

Вот почему ученые исследуют способы использования обоих этих источников воды. В настоящее время разрабатывается ряд устройств, которые выжимают воду из воздуха с помощью пористых материалов, улавливающих молекулы воды.

Между тем, другие системы используют солнечную энергию для испарения грязной воды, затем улавливают пар и повторно конденсируют его в резервуар.

Но теперь команда ученых Калифорнийского технологического института объединила обе эти функции в одном устройстве для получении воды из воздуха. Ключевым моментом является новая гидрогелевая мембрана с очень специфическим наноразмерным рисунком, выгравированным на ней.

Поверхность содержит множество крошечных структур, смоделированных по образцу шипов кактусов, сделанных из гидрофильного материала, притягивающего воду.

«Кактусы уникально приспособлены к засушливому климату», — говорят исследователи. «В нашем случае эти шипы, которые мы называем «микродеревьями», притягивают микроскопические капли воды, взвешенные в воздухе, позволяя им скользить по основанию ствола и сливаться с другими каплями в относительно тяжелые капли, которые в конечном итоге сходятся в резервуар с водой, которую можно использовать».

Когда мембрана из этого гидрогеля помещается в ящик, она может приступить к работе по сбору питьевой воды. Днем она поглощает тепло солнечного света, нагревая грязную воду под мембраной. Затем пар собирается на прозрачной крышке и стекает в резервуар. Ночью эту крышку можно снять, чтобы на мембрану попал туман снаружи.

Ученые протестировали систему на образцах материала размером от 55 до 125 см². Они обнаружили, что в течение дня материал может собрать около 125 мл воды из солнечного пара и около 35 мл из воздуха за ночь.

Кажется, что это немного, но исследователи считают, что суточная производительность может составить до 34 литров воды на один квадратный метр материала.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.