Cercetători Ingineri Sorbenți pe bază de biomasă pentru o colectare eficientă a apei
Privind înainte: Cercetătorii de la Universitatea Texas din Austin au dezvoltat o metodă nouă folosind materiale naturale pentru extragerea apei potabile din aer. Sistemul lor „hidrogeluri de biomasă funcționalizate molecular” transformă materia organică-cum ar fi resturile alimentare, ramurile și cojile de mare-într-o substanță de absorbție a apei extrem de eficientă.
Sistemul combină sorbenti special proiectați (materiale care absoarbe lichide) cu căldură ușoară și pot genera cantități semnificative de apă potabilă, chiar și în condiții aride. În timpul testelor de teren, echipa a demonstrat un randament impresionant de 14,19 litri (3,75 litri) de apă curată pe zi pe kilogram de sorbent – depășind cu mult tipul de 1 până la 5 litri obținut de majoritatea sorbenților existenți.
„Acest lucru deschide un mod complet nou de a gândi la colectarea durabilă a apei, marcând un mare pas către sisteme practice de recoltare a apei pentru gospodării și la scară comunitară mică”, a spus profesorul Guihua Yu, care a condus echipa de cercetare.
Inovația constă în abordarea echipei de a proiecta sorbenti. În loc să selecteze materiale specifice pentru funcții specifice, strategia lor moleculară generală permite conversia aproape oricărei biomasă într -o recoltă de apă eficientă. Această metodă oferă mai multe avantaje față de sorbenții sintetici tradiționali, inclusiv biodegradabilitatea, scalabilitatea și cerințele minime de energie pentru eliberarea apei.
Inima acestei tehnologii este un proces de inginerie moleculară în două etape care îmbină polizaharidele pe bază de biomasă cu proprietăți higroscopice și termoresponsive. Permite sistemului să capteze și să elibereze eficient apa din aer folosind materiale naturale disponibile în mod obișnuit.
Acest sistem generator de apă face parte din eforturile continue ale profesorului Yu de a aborda problemele globale de acces la apă curată. Lucrările sale anterioare includ dezvoltarea tehnologiilor hidrogel pentru condiții hiper-aride și un sistem de filtrare a apei injectabile.
Privind în viitor, echipa de cercetare lucrează la extinderea producției și la dezvoltarea aplicațiilor din lumea reală pentru comercializare. Utilizările potențiale includ recoltoarele de apă portabile, sistemele de irigare auto-susținute și dispozitivele de apă potabilă de urgență.
Cercetătorul absolvent Yaxuan Zhao observă că, din moment ce pot fabrica acest hidrogel din biomasa disponibilă pe scară largă și să-l proiecteze pentru a funcționa cu o aport de energie minimă, are un potențial puternic pentru producția și implementarea pe scară largă în comunități în afara rețelei, eforturi de salvare de urgență și sisteme de apă descentralizate.
În timp ce scalabilitatea pare promițătoare, cercetătorii vor întâmpina probabil provocări în dezvoltarea unei soluții care rămâne eficientă și practică în afara laboratorului. De exemplu, menținerea eficienței ridicate observate în condiții de laborator – 14,19 litri de apă pe kilogram de sorbent zilnic – ar putea fi problematică atunci când se extinde la sisteme mai mari, deoarece factorii de mediu pot afecta performanța.
În plus, sistemele de recoltare a apei pluviale din zonele urbane necesită întreținere și modernizări regulate ale infrastructurii. De exemplu, în orașele indiene precum Chennai și Hyderabad, neglijarea sistemelor de recoltare a apei pluviale a dus la deteriorarea și eficacitatea lor redusă.
