„Slaný“ hydrogel vycucne spoustu vody ze suchého vzduchu  
Hydrogel obsahuje spoustu vody a další vodu může nasávat ze vzduchu. Bývá to ale pomalé a nepříliš efektivní. Průlom by měl přinést „slaný“ hydrogel obsahující zwitteriontové molekuly, které v hydrogelu udrží hygroskopické soli. Výsledkem je velmi žíznivý hydrogel, který vytěží spoustu vody z dost suchého vzduchu.
Polyzwitteriontový hydrogel. Kredit: Lei et al. (2022).
Polyzwitteriontový hydrogel. Kredit: Lei et al. (2022).

Na mnoha místech světa mají problém s pitnou vodou. Ironií přitom je, že v okolním vzduchu bývá značné množství vody. Za normálních okolností je ale tahle voda jen velmi obtížně dostupná. K využití vzdušné vody potřebujete nějakou důmyslnou technologii. Tým americké University of Texas at Austin vyvinul „slaný“ hydrogel, který vytěží spoustu pitné vody i ze vzduchu, který je do značné míry suchý.

 

Guihua Yu. Kredit: University of Texas at Austin.
Guihua Yu. Kredit: University of Texas at Austin.

Jak už jejich název napovídá, hydrogely jsou plné vody. Přesto ale mohou, za jistých okolností, pohltit další spousty vody. Jejich potenciálně excelentní schopnost absorpce již využívají některá zařízení. Došlo i na pokusy využít hydrogely při těžbě vody ze vzduchu, ale ukázalo se, že výsledný proces je obvykle pomalý a nepříliš efektivní. Řešením by mohlo být přidání hygroskopických solí do hydrogelu, ale těmto solím se do struktury hydrogelu obvykle moc nechce.

 

Guihua Yu a jeho spolupracovníci vyvinuli nový postup, kterým je možné účinně obohatit hydrogel hygroskopickými solemi. Klíčové bylo použití polymerů, které jsou postavené ze zwitteriontů, tedy molekul, co ve své struktuře obsahují dílčí kladné a záporné náboje, zatímco jejich výsledný náboj je nulový. Právě díky zwitteriontům udrží hydrogel molekuly hygroskopických solí mnohem snadněji. Výsledný hydrogel velice účinně těží vodu ze vzduchu.

 

Logo. Kredit: University of Texas at Austin.
Logo. Kredit: University of Texas at Austin.

Těžba vody představuje proces, který zahrnuje cyklus absorpce a separace. Nový hydrogel s hygroskopickými solemi je nejprve hodinu vystaven okolnímu vzduchu, aby mohl nasávat obsaženou vodu. Pak je hydrogel vysušen v kondenzoru, který oddělí polapenou vodu, a cyklus se vrací na začátek. Testy ukázaly, že i mnoho opakování uvedeného cyklu lapání vody a vysoušení hydrogelu nemá na fungování materiálu znatelný vliv.

 

Hydrogel s hygroskopickými solemi si v experimentech vedl skvěle. Vědci s ním dokázali vytěžit 5,87 litrů pitné vody na 1 kilogram materiálu za den, když měl okolní vzduch vlhkost 30 procent. To je jeden z nejlepších výsledků vůbec pro srovnatelná zařízení, včetně těch s porézními kovoorganickými materiály MOF (Metal-Organic Framework). Po dotažení vývoje by zwitteriontový hydrogel mohl být velmi užitečný pro zásobování lidí vodou v suchých a chudých oblastech.

 

Video: 2021 O'Donnell Award in Engineering: Guihua Yu, Ph.D.

 

Literatura

New Atlas 1. 3. 2022.

Angewandte Chemie online 28. 1. 2022.

Datum: 08.03.2022
Tisk článku

Související články:

Zázrak jménem MOF: Zařízení na solární pohon vyždímá vodu ze vzduchu     Autor: Stanislav Mihulka (19.04.2017)
Nové zařízení vytáhne s pomocí Slunce a hydrogelu pitnou vodu i z Mrtvého moře     Autor: Stanislav Mihulka (10.04.2018)
Nový materiál promění slanou vodu na pitnou během 30 minut     Autor: Stanislav Mihulka (24.08.2020)
Podivuhodný aerogel ždímá ze vzduchu spoustu pitné vody     Autor: Stanislav Mihulka (23.01.2021)



Diskuze:

Petr Jeřábek,2022-03-10 07:31:00

potiž s prostou kondenzaci vody je, že od určité nízké vlhkosti vzduchu (typicky v poštních oblastech) nelze vodu kondenzací ziskat - i hodně studený vzduch si udrži nějakou vlhkost.

Odpovědět


Re:

Tomáš Pilař,2022-03-10 09:47:43

Teoreticky máte pravdu, ale ve skutečnosti pro jakékoliv normální teploty a vlhkosti vzduchu platí i normální (běžně dosažitelné) teploty rosného bodu. Například pro 30% vlhkost a 30stC je rosný bod 10,5stC, což je v pohodě dosažitelné.

k dohledání třeba na https://www.zdrave-bydleni.com/rosny-bod-v-zavislosti-na-vlhkosti-a-teploty/

Odpovědět


Re: Re:

Josef Hrncirik,2022-03-10 10:38:37

Vědcové pracovali pro DARPA a teplotu při které těžili měli kamuflovat. Jasné je jedině, že celkový náboj byl nulový.

Odpovědět

energetická bilance

Tomáš Pilař,2022-03-09 14:48:01

V rámci obecného "má dáti - dal" je pro adsorbci vody ze suchého vzduchu potřeba velká síla ( = osmotický potenciál). Pokud chci z absorbentu vodu získat zpět musím použít stejnou sílu/ energii.
Plyne z něčeho, v čem je uvedený přístup lepší, než srážení vody na chladném povrchu ( což je obvyklá varianta). Napadají mě jenom nevýhody hydroskopické adsorbce. Pokud tento systém těží vodu i ze suchého vzduchu, tak jí musí vázat velkou silou, stejnou sílu (velkou) je potřeba vynaložit, pokud chci vodu v kapalném stavu (=pokud budu těžit vodu z vlhkého vzduchu, skončí mi navázaná velkou silou a tedy špatně dostupná). Naproti tomu kondenzační zařízení může pracovat ve vlhkém vzduchu s menším rozdílem teplot (a šetřit energii)

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace