Een goedkoop materiaal op hydrogelbasis vangt op efficiënte wijze vocht op, zelfs uit lucht met een lage luchtvochtigheid en geeft het vervolgens op verzoek af.

Een eenvoudig apparaat dat zijn eigen gewicht in water uit frisse lucht kan opvangen en dat water vervolgens kan vrijgeven wanneer het wordt verwarmd door zonlicht, zou een veilige nieuwe bron van drinkwater kunnen zijn in afgelegen droge gebieden, nieuw onderzoek van KAUST suggereert.

wereldwijd, De lucht van de aarde bevat bijna 13 biljoen ton water, een enorm hernieuwbaar reservoir van schoon drinkwater. Proeven van vele materialen en apparaten die zijn ontwikkeld om deze waterbron te tappen, hebben aangetoond dat ze ofwel ofwel te inefficiënt ofwel te inefficiënt zijn. duur of complex voor praktisch gebruik. Een prototype apparaat ontwikkeld door Peng Wang van het Water Desalination and Reuse Centre en zijn team zou daar eindelijk verandering in kunnen brengen.

De kern van het apparaat is de goedkope, stal, niet-toxisch zout, calciumchloride. Dit vervloeiende zout heeft zo'n hoge affiniteit voor water dat het zoveel damp uit de omringende lucht zal opnemen dat er uiteindelijk een plas vloeistof ontstaat, zegt Renyuan Li, een doctoraat student in het team van Wang. "Het vervloeiende zout kan zichzelf oplossen door vocht uit de lucht te absorberen, " hij zegt.

Calciumchloride heeft een groot wateroogstpotentieel, maar het feit dat het van een vaste stof in een zoute vloeistof verandert nadat het water heeft geabsorbeerd, is een grote hindernis geweest voor het gebruik ervan als wateropvanginrichting, zegt Li. "Systemen die vloeibare sorptiemiddelen gebruiken, zijn erg ingewikkeld, " zegt hij. Om het probleem op te lossen, de onderzoekers verwerkten het zout in een polymeer dat een hydrogel wordt genoemd, die een grote hoeveelheid water kan bevatten en toch een vaste stof blijft. Ze voegden ook een kleine hoeveelheid koolstofnanobuisjes toe, 0,42 gewichtsprocent, om ervoor te zorgen dat de opgevangen waterdamp kan worden vrijgegeven. Koolstofnanobuisjes absorberen zeer efficiënt zonlicht en zetten de opgevangen energie om in warmte.

Het team verwerkte 35 gram van dit materiaal in een eenvoudig prototype-apparaat. Overnachting buiten gelaten, het ving 37 gram water op in een nacht toen de relatieve vochtigheid rond de 60 procent was. De volgende dag, na 2,5 uur natuurlijke zonnestraling, het meeste gesorbeerde water kwam vrij en verzamelde zich in het apparaat.

"De meest opvallende aspecten van de hydrogel zijn de hoge prestaties en lage kosten, ", zegt Li. Als het prototype zou worden opgeschaald om 3 liter water per dag te produceren - de minimale waterbehoefte voor een volwassene - zouden de materiaalkosten van de adsorberende hydrogel slechts een halve cent per dag zijn.

De volgende stap zal zijn om de absorberende hydrogel zo af te stemmen dat het geoogste water continu afgeeft in plaats van in batches, zegt Wang.