德州大学奥斯汀分校的研究团队取得重大突破,成功将日常废弃物转化为一种能从空气中直接提取净水的创新技术。该团队利用多种有机材料,开发出「分子功能化生物质水凝胶」,仅需温和加热,就能从空气中提取饮用水,每公斤材料每日产水近16公升,约为传统集水技术的三倍。
从空气中提取水分并非新概念,但此项技术的独特之处在於其利用原本会被送往垃圾掩埋场的天然材料,使其更安全、更环保。研究人员成功将纤维素(植物中常见)、淀粉(玉米、马铃薯等食物中常见)和几丁质(贝壳中常见)转化为高效集水材料。
叁与研究的关维新研究员表示,获得净水应该是简单、永续且可扩展的。这种材料让我们能够利用自然界最丰富的资源,随时随地从空气中取水。
该技术透过两个步骤运作:首先,研究人员将热响应基团附着在材料上,使其对温度变化敏感;然後,添加称为「两性离子基团」的特殊分子,以提高生物质的吸水能力。
最终产生的水凝胶,其运作方式类似於普通除湿机中的矽胶乾燥剂,但性能显着提升,且成分更安全,使用天然材料而非合成材料。
在实地测试中,该系统表现出色,一公斤材料每日产水高达14.19公升。研究团队表示,类似技术通常每天每公斤仅产水1至5公升。
与传统集水系统通常依赖耗能的制冷技术来冷凝空气中的水分不同,这些水凝胶仅需温和加热至摄氏60度(华氏140度)即可释放所捕获的水分,这个温度可透过简单的太阳能加热或来自其他过程的废热实现。
这种极低的能源需求,使该技术在可能无法供电的离网社区和紧急情况下,具有特别广阔的应用前景。