Kifejlesztettek egy gélt, ami ultratiszta vizet gyűjt a sivatagi levegőből

Az új anyag még a legszárazabb sivatagi levegőből is rekordmennyiségű nedvességet képes kivonni és ultratiszta vízzé alakítani – állítják az Advanced Materialsban megjelent cikkükben a kutatást végző Massachusetts Institute of Technology kutatói. A hidrogél egy olyan természetes nedvszívó anyagból készül, ami nagy mennyiségű vizet képes magába szívni úgy, hogy közben megtartja háromdimenziós szerkezetét.

A gél lítium-klorid (a só egy formája, amit erős ipari szárítószerként használnak) hozzáadásának köszönhetően képes jóval nagyobb vízkivonásra, mint a ma ismert, hasonló célú hidrogélek. Bár ezzel az anyaggal már korábban is zajlottak kísérletek, a tudósoknak ezúttal sikerült soha nem látott mennyiségű sóval feltölteni a hidrogélt, és ez lehetővé tette, hogy rekordmagas teljesítményt érjenek el vele, különösen száraz környezetben. Így még sivatagi körülmények között, 30 százalékos relatív páratartalom mellett is képes magába szívni azt a kevés nedvességet, ami a levegőben van. A lecsapódó párát felhalmozza, és ultratiszta folyékony vízként vonható ki belőle. A találmány kritikus fontosságú lehet a világ egyre nagyobb kiterjedésű aszályos területein, ahol szűkösek vagy szennyezettek a természetes ivóvízforrások.

„Alkalmazás-agnosztikusak voltunk abban az értelemben, hogy leginkább az anyag alapvető tulajdonságaira összpontosítottunk. De most egészen más problémákat vizsgálunk; például azt, hogy hogyan lehet hatékonyabbá tenni a légkondicionálást, és hogyan lehet vizet gyűjteni” – írta a közleményben Carlos Díaz-Marín, az MIT Device Research Lab gépészmérnök hallgatója, a tanulmány vezető szerzője. „Ez az anyag az alacsony költsége és magas teljesítménye miatt nagyon sok lehetőséget rejt magában.”

A hidrogélek egymásba fonódó (természetes vagy szintetikus) szálakból készülnek. Ezek olyan zsebeket képeznek, amelyek képesek vizet befogadni, így egy ahhoz hasonló rugalmas gél jön létre, amilyennel többek között eldobható pelenkákban találkozhatunk. Ezeket az anyagokat a nagyobb térfogat befogadására való alkalmasságuk teszi ideális vízgyűjtő eszközzé, de a levegőből történő kinyeréshez persze többre (különböző sókra) van szükség. A sók képesek vízgőzt kivonni a levegőből, de közöttük is az egyik legerősebb nedvszívó a lítium-klorid, hiszen a saját tömegének tízszeresét tudja elnyelni, és a nedvesség egyszerűen összegyűlik körülötte, mivel nem tudja megtartani.

A hidrogélek lítium-kloriddal történő feltöltése ugyanakkor időigényes folyamat: a korábbi infúziós kísérletek során 48 óra alatt csak 4-6 gramm só jutott a hidrogélben lévő polimer egy-egy grammjára. Az MIT kutatói arra gyanakodtak, hogy nem magával az eljárással van gond, hanem a kutatók türelmetlenségével, hisz néhány nap után mindig feladták a próbálkozást. Pedig azzal, hogy a hidrogél-poliakrilamid mintákat különböző sókoncentrációjú lítium-klorid-oldatokban áztatják akár 30 napig, az MIT csapata képes volt a hidrogél-polimer minden grammjába 24 gramm sót tölteni.

Az előállított anyag nedvességelnyelő képessége messze meghaladja a korábbi kísérletek eredményeit: mindössze 30 százalékos relatív páratartalom mellett (ami nagyjából egy átlagos sivatagi éjszakán tapasztalható), a csapat rekordot jelentő 1,79 gramm vizet nyert vissza a sóval, a hidrogél minden egyes grammján. A tanulmány társszerzője, Gustav Graeber, a berlini Humboldt Egyetem kutatója közölte: a váratlanul sikeres eredmények után szeretnék minél gyorsabbá tenni az anyag vízfelvételét, hogy a jelenlegi napi egy helyett napi 24 alkalommal lehessen vele vizet gyűjteni.

Gábor János, Okosipar.hu