Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли (США) разработали ручное устройство, проверенное в экстремальных погодных условиях, которое может извлекать и преобразовывать молекулы воды из воздуха в питьевую воду, используя в качестве источника энергии только окружающий солнечный свет. Об этом сообщает официальный сайт университета в Беркли. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Такие виды материалов, как гидрогели, цеолиты или соли, не могут одновременно работать в условиях низкой влажности, энергоэффективно и с высокой производительностью. Сборщики влаги на основе MOF показали, что могут преодолеть все эти ограничения. Кроме того, подобная технология может быть использована и для обеспечения чистой водой в регионах, где вода в изобилии, но не является чистой.
Исследование ученых Беркли иллюстрирует один из способов, которым специально разработанные MOF могут помочь обществу бороться с изменением климата и адаптироваться к нему. Эксперты Колледжа вычислительной техники, науки о данных и Бакарского института цифровых материалов для планеты (BIDMaP) используют науку о данных и машинное обучение для ускорения и увеличения масштабов проектирования этих молекул, материалов и устройств.
Авторы нового исследования – Учул Сонг, Чжилинг Чжэн, Али Алавадхи и Яги, – помимо научной работы на Химическом факультете Беркли, также сотрудничают в исследовательских программах, осуществляемых Институтом нанотехнологий Kavli Energy и BIDMaP.
«Почти треть населения мира проживает в регионах с нехваткой воды. По прогнозам ООН, к 2050 году почти 5 миллиардов человек на нашей планете будут испытывать нехватку воды в течение значительной части года», – сказал Омар Яги, профессор химии из Беркли, который изобрел новый MOF и возглавляет данное исследование.
В новом портативном сборщике атмосферной воды использовался сверхпористый материал, известный как металлоорганический каркас (MOF). Испытания проведенные в самом жарком и засушливом месте Северной Америки – в Национальном парке Долины Смерти, показали, что устройство может стабильно обеспечивать получение чистой воды даже в экстремальных климатических условиях.
Сборщик воды, созданный в Беркли, показал себя в работе чрезвычайно эффективным: в качестве питьевой воды он производит от 85 до 90 процентов влаги, которую захватывает в виде атмосферного пара. Согласно данным разработчиков, устройство собирает за день до 285 граммов воды на килограмм металлоорганического каркаса. При этом исходный MOF может продолжать работать в течение многих лет без пополнения или модификации. По истечении срока службы MOF можно утилизировать экологически безопасным способом.
Группа ученых, разработавшая MOF и устройство, подчеркивает его важную особенность, которая отличает его от других технологий производства чистой воды: сборщик полностью питается от окружающего солнечного света и не требует никаких других дополнительных источников энергии.
Новое устройство заметно компактнее предыдущих подобных разработок – оно может свободно поместиться в небольшой сумочке. По производительности оно более чем в три раза превышает показатели более ранней итерацией сборщика воды на основе MOF, созданного командой Яги.
Скорее всего, и для нового прототипа со временем будут усовершенствованы его эффективность и размеры, и снижена себестоимость используемых материалов. Яги отметил, что рассчитывает увидеть в будущем широкое распространение сборщиков воды на основе MOF – как домашних, так и работающих в масштабах коммунального сообщества.