Tuz yüklü hidrojel, çöl koşullarında bile havadan su çekiyor

Araştırmacılar, çöl koşullarında bile daha önce bildirilen malzemelerden daha fazla miktarda havadan nem çekebilen süper emici bir hidrojel geliştirdiler.

Yeni malzeme, su kıtlığı gibi önemli bir sorunu ele almak için etkili ve sürdürülebilir bir yöntem geliştirmenin kapısını açıyor .

Su, insan yaşamının, enerjinin, gıda üretiminin ve sağlıklı ekosistemlerin anahtarıdır. Aynı zamanda, iklim değişikliği, değişen çevre koşulları nedeniyle küresel su ve enerji kaynaklarının sürdürülmesinin yükünü daha da artırmıştır. UNICEF’e göre , dünya nüfusunun neredeyse üçte ikisi her yıl en az bir ay boyunca ciddi su kıtlığı yaşamaktadır.

Su hasadına olanak tanıyan yenilikçi malzemeler arayışında, havadan nemi emebilen hidrojeller ( higroskopik hidrojeller ) araştırmacıların ilgisini çekmiştir.

Çok çeşitli çevresel koşullarda etkili ve kullanılabilir olmaları için bu hidrojellerin düşük maliyetli, ölçeklenebilir ve sürdürülebilir olmasının yanı sıra yüksek oranda su buharı emilimi sağlamaları gerekmektedir.

MIT araştırmacıları , çöl koşullarında bile tüm bu özellikleri karşılayan süper emici bir hidrojel geliştirdiler . Malzemenin emiciliğinin sırrı, hidrojelin belirli bir tür tuz olan lityum klorür ile yüklenmesiydi.

Araştırmacılar, hidrojel ve tuz karışımı kullanan diğer çalışmaları okuduktan sonra, oldukça higroskopik olan lityum klorür üzerinde karar kıldılar. Lityum klorür, kütlesinin 10 katından fazla nemi emebiliyor.

Ancak tuzun havadan topladığı suyu tutabilecek bir malzemeye ihtiyacı vardı. İşte hidrojel tam da bu noktada devreye giriyor.

– Çalışmanın baş yazarı Gustav Graeber:

“Her iki dünyanın da en iyisi. Hidrojel çok miktarda su depolayabilir ve tuz da çok miktarda buhar yakalayabilir. Bu yüzden ikisini birleştirmek istemeniz doğal.”

Araştırmacılar, hidrojel disklerini farklı konsantrasyonlarda lityum klorür tuzu içeren çözeltilere bırakarak deney yaptılar. Hidrojele ne kadar tuz karıştığını görmek için diskler her gün tartıldı. 30 gün bekletildikten sonra, araştırmacılar hidrojelin gram jel başına 24 g (0,8 oz) tuz emdiğini buldular. Önceki araştırmalarda 6 g (0,2 oz) tuz emilimi elde edilmişti, ancak hidrojel tuz çözeltisinde bu kadar uzun süre bekletilmemişti. Tuz yüklü hidrojel, çeşitli nem koşullarında test edildi. Araştırmacılar, %30, %50 ve %70 gibi çeşitli nem seviyelerinde hidrojelin sızıntı yapmadan nemi emdiğini buldu. Araştırmacılara göre, çöldeki gece neminden daha düşük olan %30 bağıl nemde bile hidrojeller, gram malzeme başına 1,79 g (0,06 oz) su yakaladı; bu, daha önce test edilen hidrojellerden %15 daha fazla.

Su ısıtılabiliyor, yoğunlaştırılabiliyor ve ultra saf su olarak toplanabiliyordu.

– Çalışmanın ortak yazarlarından Carlos Díaz-Marín:

“Herhangi bir çölde gece boyunca bu kadar düşük bağıl nem olurdu, dolayısıyla bu malzemenin çölde su üretebileceği düşünülebilir” .

Araştırmacıların bir sonraki zorluğu ise su emilim sürecini hızlandırmak olacak.

– Graeber:

“En büyük ve beklenmedik sürpriz, bu kadar basit bir yaklaşımla bugüne kadar bildirilen en yüksek buhar emilimini elde edebilmemizdi. Şimdi asıl odak noktamız kinetik ve malzemenin suyu ne kadar hızlı emebileceği olacak. Bu, bu malzemeyi çok hızlı bir şekilde çevrime sokmanıza olanak tanıyacak, böylece günde bir kez su geri kazanımı yerine, günde belki 24 kez su hasadı yapabileceksiniz.”

Hızlı ve büyük ölçekte üretilebilmesinin yanı sıra etkili bir su toplayıcısı olması nedeniyle araştırmacılar tuzlu hidrojellerinin başka kullanım alanlarını da değerlendiriyorlar.

– Díaz-Marín:

“Uygulama odaklı değildik, yani çoğunlukla malzemenin temel özelliklerine odaklanıyorduk. Ancak şimdi, klimayı nasıl daha verimli hale getirebileceğimiz ve suyu nasıl hasat edebileceğimiz gibi çok farklı sorunları araştırıyoruz. Bu malzeme, düşük maliyeti ve yüksek performansı sayesinde büyük bir potansiyele sahip.”

Lütfen bizi takip edin ve beğenin