研究人員開發低成本凝膠薄膜可從沙漠空氣中提取飲用水
缺水是世界大部分人口面臨的主要問題,但只要有合適的設備,就可以從空氣中提取飲用水。得克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員現在展示了一種低成本的凝膠薄膜,它甚至可以從非常乾燥的空氣中每天提取飲用水。
這種凝膠由兩種廉價而常見的主要成分組成–來自植物細胞壁的纖維素和魔芋膠,一種廣泛使用的食品添加劑。這兩種成分共同作用於凝膠薄膜,可以從空氣中吸收水分,然後根據需要釋放,而不需要很多能量。
首先,魔芋膠的多孔結構吸引水從它周圍的空氣中凝結出來。同時,纖維素被設計成對溫和的熱量作出反應,變成疏水性的,釋放出捕獲的水。
該團隊說,製作這種凝膠也相當簡單。基本成分混合在一起,然後倒入一個模具中,在那裡兩分鐘就能凝固。之後,它被冷凍乾燥,然後從模具中剝離出來,準備開始工作。它基本上可以被製成任何需要的形狀,並可以相當容易地以低成本擴大規模。
在測試中,凝膠薄膜能夠從空氣中擰出數量驚人的水。在相對濕度為30%的情況下,每公斤凝膠每天可以產生13升(3.4加侖)的水,甚至當濕度下降到只有15%時–即使對沙漠空氣來說也是很低的–它每天每公斤仍然可以產生超過6升(1.6加侖)的水。
與此前一些研究人員公佈的水收集器相比,這是一個巨大的進步。之前最高的是8.66升(2.3加侖),但那是在濕度高得多的空氣中。其他人在30%的濕度下最高為5.87升(1.55加侖),或低至1.3升(0.3加侖)。
該團隊說,新的凝膠薄膜的效率可以進一步提高,通過創造更厚的薄膜、吸收床或該材料的其他陣列形式。也許最重要的是,這種材料的生產成本極低,每公斤只需2美元。這是擴大該技術規模並將其推廣到最需要的偏遠地區和發展中國家的另一個主要因素。
這項研究發表在《自然-通訊》雜誌上。