德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员找到了将日常废弃物转化为从大气中提取清洁水的技术的方法。
该团队使用不同的有机材料开发了“分子功能化生物质水凝胶”,仅通过温和的热量就能从空气中提取可饮用水,每公斤材料每天可产生近四加仑的水——约是典型水收集技术的三倍。
“这为可持续水收集提供了一种全新的思路,标志着朝着家庭和小型社区规模的实用水收集系统迈出了重要一步,”研究团队负责人桂华余教授表示。
考虑到根据最近的研究,近44亿人无法安全饮用水,这项研究在今天具有重要意义。这几乎占到50%的全球人口。
从空气中提取水并不新鲜,但这种方法的独特之处在于它使用了本来会被丢弃的天然材料——使其更安全、更环保。研究人员成功地将纤维素(植物中发现)、淀粉(如玉米和土豆等食品中)和壳聚糖(来自贝壳)转化为高性能的水收集器。
“归根结底,清洁水的获取应该是简单、可持续和可扩展的,”参与研究的另一位研究员关维新表示。“这种材料为我们提供了一种利用自然最丰富资源的方法,可以随时随地从空气中获取水。”
该技术通过两个步骤进行。首先,研究人员附加热响应基团,使材料对温度变化敏感。然后,他们添加称为“两性离子基团”的特殊分子,以增强生物质的水吸收能力。
最终的结果是一个水凝胶,其工作原理有点类似于普通除湿机中的硅胶包,但性能显著更好,成分更安全,使用天然材料而非合成材料。
在现场测试中,该系统表现成功——单公斤材料每天可产生高达14.19升的水。团队表示,类似技术通常每天每公斤产生1到5升的水。
与传统的水收集系统通常依赖于耗能的制冷来凝结大气中的水分不同,这些水凝胶只需将温度加热到60°C(140°F)即可释放其捕获的水——这一温度可以通过简单的太阳能加热或其他过程的废热来实现。
这种最低的能量需求使得该技术在离网社区和可能缺乏电力的紧急情况下特别有前景。
余教授的团队多年来一直在开发水生成技术,包括适应极干燥条件的系统和可注射的水过滤系统。他们现在正在致力于扩大生产规模,并设计实用设备以实现商业化,包括便携式水收集器、自给自足的灌溉系统和应急饮用水设备。
编辑:安德鲁·海沃德
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