Вдохновленные паутиной, ученые добывают воду из воздуха

Jul 11, 2023

медведькреатив/iStock

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Вдохновленные паутиной и жуками, ученые придумали эффективный способ добывать воду из воздуха, улавливая водяной пар и превращая его в жидкость.

Об этом говорится в пресс-релизе Университета Ватерлоо, опубликованном в понедельник.

Теперь исследователи надеются, что их изобретение решит мировую проблему нехватки пресной воды и предложит жизнеспособную альтернативу воде, собираемой из рек, озер, подземных вод и океанов.

Исследование возглавили профессор Университета Ватерлоо Майкл Тэм и его аспиранты И Ван и Вэйнань Чжао. Он состоит из губок или мембран с большой площадью поверхности, которые постоянно улавливают влагу из естественной среды без использования тяжелого оборудования или сложных процессов.

Идея изобретения пришла от паутины и жуков.

«Паутина — это чудо инженерной мысли», — сказал Тэм, заведующий кафедрой университетских исследований в области функциональных коллоидов и устойчивых наноматериалов. «Вода эффективно улавливается паутиной. Пауку не нужно идти к реке, чтобы напиться, поскольку он улавливает влагу из воздуха».

Используя аналогичный процесс, жуки пустыни Намиб производят «воду из воздуха, наклоняясь к ветру и захватывая капли воды из тумана своим текстурированным бронежилетом. Это позволяет влаге скапливаться и капать им в рот».

Чтобы изобрести свое новое устройство, исследователи применили процесс, называемый биомиметической инженерией поверхности. Они по существу воссоздали уникальную структуру поверхности жука, используя восковую эмульсию, стабилизированную целлюлозой, для создания поверхностей, которые притягивают более мелкие капли воды и быстро и эффективно высвобождают более крупные.

Более того, в изобретении используются материалы с нулевым выбросом углерода (натуральные и растительные материалы), чтобы обеспечить устойчивость полученной технологии. Эти инструменты почти волшебным образом захватывают и отталкивают капли воды, используя возможности науки о межфазных границах и нанотехнологий.

Используя минимальное количество энергии, изобретение исследователя улавливает воду из воздуха и эффективно осушает ее. Поскольку решение является недорогим, энергоэффективным и экологически чистым, исследователи сейчас изучают возможность масштабирования своего процесса.

Это не первая разработка, в которой вода добывается из воздуха.

22 апреля издание Interest Engineering сообщило о компании SOURCE Global, производящей гидропанели, использующие солнечную энергию для доставки чистой питьевой воды из воздуха.

Бортовой резервуар для воды фирмы можно даже удобно разместить прямо в питьевом кране здания, и раствор обработает воду, чтобы обеспечить улучшенный вкус.

«Девочки и женщины ежедневно тратят в среднем 200 миллионов часов на сбор воды. Это было главной мотивацией для нашей компании — женщинам больше не нужно носить воду с собой. этот неограниченный ресурс, который представляет собой водяной пар в воздухе, и передать его в руки людей, которые в нем нуждаются», — рассказал тогда IE в видеоинтервью Томас Борнс, менеджер по прямым продажам SOURCE Global в США.

Может быть, воздух вокруг содержит все, что нам нужно для выживания? Эти изобретения определенно показывают, что при некоторой изобретательности водяной пар может иметь большое значение!

Исследование опубликовано в журнале Nature Water.

Аннотация исследования:

Дефицит пресной воды становится глобальной проблемой из-за изменения климатических условий, что стимулировало развитие всепогодных технологий сбора воды. Недавние достижения в регулировании свойств поверхности для адаптации поведения захвата/высвобождения воды привлекли все большее внимание к приложениям сбора воды, таким как сбор тумана/росы, сбор влаги и солнечное испарение. В этом обзоре представлен обзор конструкции поверхностей и манипуляций с активными компонентами для настройки поведения капель воды в различных системах сбора воды. Черпая вдохновение из природы, мы представляем критический обзор смачиваемости поверхности, структуры и составов, используемых различными насекомыми и растениями для управления их потребностями в воде. Мы суммируем последние достижения в разработке желаемых свойств поверхности и стратегии для продвижения ключевых процессов сбора воды, таких как зарождение капель, рост и удаление, сорбция-десорбция пара и испарение. Освещены проблемы и возможности дальнейшего развития устойчивой системы сбора воды, охватывающей как фундаментальные исследования, так и практическую реализацию.