Источник жизни в пустыне. Химики создали губчатый материал для получения питьевой воды в засушливых регионах
Исследователи из Кильского университета в Германии разработали уникальный губчатый материал, способный эффективно поглощать влагу из воздуха и превращать её в питьевую воду.
На данный момент ученые успешно продемонстрировали возможность производства этого вещества в значительно больших промышленных масштабах. Новая технология призвана обеспечить пресной водой засушливые регионы, в частности Средиземноморье, а также существенно повысить энергоэффективность современных систем кондиционирования.
В основе разработки лежат металл-органические каркасы (МОК) — высокопористые структуры, работающие по принципу микроскопической губки. Команда сосредоточилась на совершенствовании каркаса CAU-10-H, который поглощает влагу из воздуха при комнатной температуре и даже при низкой относительной влажности (от 18%). Для высвобождения накопленной жидкости материал достаточно нагреть примерно до 70 °C.
Сочетание МОК с проводящими углеродными структурами позволило использовать для нагрева солнечный свет или электричество, обеспечивая быстрое испарение воды и возможность выполнения нескольких рабочих циклов всего за несколько часов.
Испытания показали, что этот композит поглощает до 0,17 грамма воды на каждый грамм собственного веса. В засушливых условиях всего 1 килограмм такого материала способен производить до 1,8 литра питьевой воды в день. Это делает данную разработку чрезвычайно перспективной для пустынных и полупустынных регионов, где наблюдается постоянное повышение температуры и снижение количества осадков.
Помимо получения воды, новый материал продемонстрировал способность усовершенствовать системы адсорбционного охлаждения, показав эффективность в три раза выше, чем у традиционного силикагеля. В перспективе такие кондиционеры смогут работать на остаточном тепле крупных промышленных объектов — например, пекарен или центров обработки данных, — что позволит существенно снизить общие энергозатраты.
Важным шагом к коммерциализации технологии стало увеличение объемов производства материала до 30 килограммов, что в 60 раз превышает показатели предыдущих лабораторных партий. Технико-экономический анализ показал, что стоимость производства килограмма вещества составит около 12–14 долларов, подтверждая экономическую целесообразность проекта для его практического выхода на мировой рынок.
Результаты исследований подробно описаны в научном издании Journal of Materials Chemistry A.