Добыча

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли разработали устройство, которое позволяет получить питьевую воду даже из самого сухого воздуха. Разработка описана в журнале ACS Central Science.

Ученые извлекли стакан пресной воды из пустынного воздуха

Поглотитель воды из воздуха испытали в пустынном климате
Инженеры испытали в засушливых условиях штата Аризона устройство на основе металл-органического каркаса, которое может поглощать воду из воздуха, используя для этого только энергию солнечного света. Эксперименты показали, что установка может собирать 250 миллилитров воды на килограмм активного материала за сутки, сообщается в журнале Nature Communications.

Создано устройство, добывающее воду из воздуха даже в пустыне

Дефицит пресной воды — важнейшая экологическая проблема. Объемы воды сокращаются из-за климатических изменений и возросших энергетических потребностей человечества. Некоторые страны используют невозобновляемые источники воды, поэтому вопрос поиска дополнительных источников с каждым годом становится все более актуальным.

 

Новая американская разработка основана на металлоорганических каркасных структурах (metal-organic frameworks, MOF) — соединениях, состоящих из ионов металлов или кластеров, соединенных органическими лигандами. Некоторые MOF обладают пористым строением и способны удерживать жидкости или газы. Над созданием MOF для устройства работала группа ученых под руководством химика Омара Яги, который в конце 1990-х получил первые в мире металлоорганические каркасные структуры. В 2014-м его команда в Калифорнийском университете в Беркли разработала новый материал такого типа на основе циркония и адипиновой кислоты, способный поглощать водяной пар.

 



Структура MOF.

Яги обратился к специалистам из Массачусетского технологического института и предложил использовать новый материал для создания водосборной системы. Чтобы изготовить прототип, им потребовалось около килограмма кристаллов металлоорганической каркасной структуры. Материал поместили между поглотителем солнечной энергии и конденсатором. Молекулы водяного пара из окружающего воздуха задерживались пористым MOF и собирались в небольшие группы. Солнечный свет нагревал материал, и молекулы воды начинали двигаться к конденсатору, поскольку его температура была ниже. Там пар конденсировался, и капли воды собирались в резервуар.

 



Схема работы устройства.

 

За 12 часов прототип получил 2,8 литра воды при относительной влажности воздуха от 20 до 30 процентов. Это крайне низкий показатель влажности воздуха, даже в пустыне Сахара относительная влажность составляет в среднем от 30 до 50 процентов. Омар Яги говорит, что существуют виды MOF, способные впитывать в два раза больше воды, поэтому работа над прототипом продолжится.

 

Ранее ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали инновационные пленки на основе графена, очищающие воду с помощью солнечной энергии.