德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员已经找到了一种方法,将日常废弃物转化为从大气中直接提取清洁水的技术。
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",仅需轻微加热就能从空气中提取饮用水,每公斤材料每天可产生近4加仑水,约是典型水收集技术的3倍。
"这为我们思考可持续水收集开辟了全新的方式,这是向实用的家庭和小型社区水收集系统迈出的重大一步,"负责该研究的郁贵华教授说。
考虑到近44亿人无法获得安全饮用水,这项研究非常及时。这几乎占全球人口的50%。
从空气中提取水并不是什么新鲜事,但这种方法的独特之处在于使用了本来会进入垃圾填埋场的天然材料,使其更加安全和环保。研究人员成功将植物中的纤维素、食物中的淀粉以及海壳中的壳聚糖转化为高性能的水收集材料。
"说到底,获取清洁水应该是简单、可持续和可扩展的,"参与该研究的另一位研究员管维新说。"这种材料让我们能够利用大自然最丰富的资源,随时随地从空气中获取水。"
这项技术采用两步工艺。首先,研究人员将温度响应基团附加到材料上,使其对温度变化敏感。然后,他们添加称为"两性离子基团"的特殊分子,以提高生物质的吸水能力。
结果是一种水凝胶,其工作原理类似于普通除湿机中的硅胶包,但性能大幅提高,组成更加安全,使用天然材料而非合成材料。
在实地测试中,该系统证明是成功的——单公斤材料每天可产生高达14.19升水。该团队表示,类似技术通常每天每公斤产生1至5升水。
与依赖能源密集型制冷来凝结大气湿气的传统水收集系统不同,这些水凝胶只需加热到60°C(140°F)就能释放捕获的水分——这是通过简单的太阳能加热或其他过程产生的废热就能实现的温度。
这种极低的能耗需求使这项技术特别适用于无电网的社区和紧急情况。
郁教授的团队多年来一直在开发水生成技术,包括适用于极度干燥条件的系统和可注射式水过滤系统。他们现在正在努力扩大生产规模,并为商业化设计实用设备,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。
