Новый гидрогель добывает питьевую воду из воздуха только с помощью солнца
Технология основана на гидрогеле — материале из соли и абсорбирующего полимера, который ночью поглощает влагу из воздуха, а днём под воздействием солнечного тепла выделяет её в виде пара. Пар конденсируется в воду, пригодную для питья. Даже в экстремально сухих условиях пустыни Атакама устройство собирало влагу из атмосферы.
Учёные использовали гидрогель из хлорида лития и полиакриламида — полимера, который применяется в том числе в подгузниках. Для поглощения солнечного тепла и нагрева гидрогеля применялся лист алюминия, окрашенный в чёрный цвет. Материал впитывал воду в объёме, в 2–4 раза превышающем его собственный вес. Однако эти версии гидрогелей быстро разрушались. После 30 циклов впитывания и отдачи воды материал начинал распадаться, что делало систему непрактичной и потенциально опасной из-за попадания частиц соли и полимера в воду.
После нескольких лет исследований команда выяснила, что деградация происходит из-за контакта гидрогеля с металлическими поверхностями. Металл выделял ионы, запускавшие химические реакции с образованием радикалов, которые разрушали полимерные цепочки внутри геля. В результате материал превращался в липкую массу и терял способность удерживать влагу.
Решением стало использование специального антикоррозионного покрытия для металлической основы. После этого срок службы гидрогеля резко увеличился. В одном из тестов материал сохранял стабильность более восьми месяцев при температуре 74°C, а также выдержал свыше 190 циклов сбора воды без заметного разрушения.
Учёные считают, что в будущем стоимость производства воды с помощью подобных систем может снизиться до одного цента за литр — это около 1% цены бутилированной воды. При этом система не требует подключения к электросети, поскольку автономно работает исключительно на солнечной энергии.
Сейчас экспериментальная установка способна производить до двух литров воды в день с панели размером примерно с банное полотенце — этого достаточно для базовых потребностей человека в чрезвычайных условиях. Команда рассчитывает увеличить производительность такого устройства до пяти литров в сутки и рассматривает возможность создания стартапа или лицензирования технологии для массового внедрения.