В настоящее время более двух миллиардов человек в мире не имеют доступа к чистой питьевой воде. По оценкам ООН, эта ситуация будет ухудшаться в будущем. Эту проблему признают и ученые. Одним из разработанных ими решений является аэрогель. Это вещество забирает воду из воздуха и не нуждается в источнике энергии для этого.
В атмосфере Земли много воды. По некоторым оценкам, ею можно заполнить почти полтриллиона бассейнов олимпийского размера. Однако вода, присутствующая в атмосфере, похоже, не рассматривается в качестве источника питьевой воды. Возможно, ситуация изменится после публикации, появившейся в журнале Science Advances. В ней описывается новый аэрогель, который превращает воздух в воду.
Аэрогели
Чтобы хотя бы частично решить проблему доступа к питьевой воде, исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) создали вещество, которое извлекает воду непосредственно из воздуха. Команда под руководством профессора Хо Гим Вей из NUS разработала для этого тип аэрогеля. Аэрогели — это материалы с очень низкой плотностью, состоящие, как следует из названия, в основном из воздуха. Остальные компоненты, составляющие структуру аэрогеля, представляют собой пористый материал.
Аэрогели относятся к самым легким твердым веществам. Долгое время эти материалы не имели практического применения и поэтому были частично забыты. В настоящее время они все чаще используются инженерами для создания изолирующих слоев — например, в строительстве или скафандрах. Их свойства делают их привлекательными для быстро развивающейся космической отрасли в целом.
Аэрогель, разработанный сингапурскими учеными, способен задерживать воду во влажной среде. Один килограмм этого материала может дать до 17 литров в день. Под микроскопом он может выглядеть как губка, но его не нужно сжимать, чтобы выпустить воду, которую он поглощает. Для его работы также не нужны батарейки.
Извлечение воды из воздуха
Разработанный в NUS аэрогель автономно собирает молекулы воды из воздуха, конденсирует их в жидкость и высвобождает воду. Он состоит из длинных, змееподобных молекул, известных как полимеры. Специально разработанный полимер со сложной химической структурой притягивает молекулы воды.
В солнечный день продуманная конструкция может еще больше усилить выделение воды. Аэрогель очень хорошо справляется с этой задачей. 95 процентов водяного пара, который попадает в конструкцию, уходит в виде воды.
Другие ученые уже придумали способы добычи воды из воздуха, но их конструкции должны были питаться от солнечного света или электричества и иметь подвижные части, которые нужно было открывать и закрывать. Разработанный аэрогель работает сам по себе, не имеет движущихся частей и не нуждается в источнике энергии.
Эффективность подтверждена в экспериментах
В лабораторных экспериментах аэрогель непрерывно выделял воду в течение многих месяцев. Ученые также проверили качество полученной воды. Тесты показали, что она соответствует стандартам Всемирной организации здравоохранения для питьевой воды.
В настоящее время исследователи NUS ищут деловых партнеров для коммерциализации изобретения, которое может быть пригодно как для бытового, так и для промышленного использования.
— Учитывая, что атмосферная вода постоянно пополняется в результате глобального гидрологического цикла, наше изобретение предлагает перспективное решение для достижения устойчивого производства пресной воды в различных климатических условиях с минимальными энергетическими затратами», — сказал профессор Хо.
