Para ilmuwan mengembangkan sistem baru yang menghasilkan air minum dari udara tipis
Peneliti Ut Austin telah mengembangkan hidrogel berbasis biodegradable dan berbasis biomassa yang secara efisien mengekstrak air minum dari udara, menawarkan solusi yang dapat diskalakan dan berkelanjutan untuk akses air di komunitas off-grid, bantuan darurat, dan pertanian.
Memo makanan yang dibuang, cabang liar, kerang, dan bahan alami lainnya berfungsi sebagai bahan utama dalam sistem baru yang dikembangkan oleh para peneliti di University of Texas di Austin yang dapat mengekstraksi air minum dari udara tipis.
Sistem inovatif ini, yang disebut “hidrogel biomassa yang difungsikan secara molekuler,” mengubah berbagai produk alami menjadi sorben – bahan yang menyerap cairan. Dengan memasangkan sorben -sorben ini dengan panas ringan, para peneliti dapat mengekstrak galon air yang dapat diminum dari atmosfer, bahkan dalam kondisi kering.
“Dengan terobosan ini, kami telah menciptakan strategi teknik molekuler universal yang memungkinkan berbagai bahan alami untuk diubah menjadi sorben efisiensi tinggi,” kata Guihua Yu, seorang profesor ilmu material dan teknik mesin dan Texas Material Institute di UT Austin. “Ini membuka cara yang sama sekali baru untuk berpikir tentang pengumpulan air yang berkelanjutan, menandai langkah besar menuju sistem pemanenan air praktis untuk rumah tangga dan skala komunitas kecil.”
Dalam tes lapangan, para peneliti menghasilkan 14,19 liter (3,75 galon) air bersih per kilogram sorben setiap hari. Sebagian besar sorben dapat menghasilkan antara 1 dan 5 liter per kilogram per hari.
Penelitian baru diterbitkan di Bahan canggih.
Mengubah biomassa menjadi sorben efisiensi tinggi
Sistem ini mewakili cara baru merancang sorben, kata para peneliti. Alih-alih pendekatan “terpilih-dan-kombin” tradisional, yang membutuhkan pengambilan bahan spesifik untuk fungsi-fungsi tertentu, strategi molekuler umum ini memungkinkan untuk mengubah hampir semua biomassa menjadi pemanen air yang efisien.
Tidak seperti sorben sintetis yang ada, yang menggunakan petrokimia dan umumnya memerlukan input energi tinggi, hidrogel berbasis biomassa tim UT Austin dapat terurai secara hayati, dapat diskalakan, dan membutuhkan energi minimal untuk melepaskan air. Rahasianya terletak pada proses rekayasa molekuler dua langkah yang memberikan sifat higroskopis dan perilaku responsif termorat untuk setiap polisakarida berbasis biomassa, seperti selulosa, pati, atau kitosan.
“Pada akhirnya, akses air bersih harus sederhana, berkelanjutan, dan dapat diskalakan,” kata Weixin Guan, seorang mahasiswa doktoral senior dan peneliti utama penelitian. “Bahan ini memberi kita cara untuk memanfaatkan sumber daya alam yang paling melimpah dan membuat air dari udara – siang, di mana saja.”
Inovasi terbaru adalah bagian dari pencarian Yu selama bertahun-tahun untuk mengembangkan solusi bagi orang-orang yang tidak memiliki akses ke air minum bersih. Dia mengembangkan hidrogel yang menghasilkan air sepanjang karirnya, mengadaptasi mereka untuk kondisi paling kering. Dia baru -baru ini menciptakan sistem penyaringan air yang dapat disuntikkan, dan dia telah menerapkan teknologi hidrogelnya untuk bertani.
Tim peneliti sekarang bekerja pada penskalaan produksi dan merancang sistem perangkat dunia nyata untuk komersialisasi, termasuk pemanen air portabel, sistem irigasi mandiri, dan perangkat air minum darurat. Sejak awal, para peneliti telah fokus pada skalabilitas dan kemampuan untuk menerjemahkan penelitian ini ke dalam solusi yang dapat membantu orang di seluruh dunia.
“Tantangan terbesar dalam pemanenan air berkelanjutan adalah mengembangkan solusi yang meningkatkan secara efisien dan tetap praktis di luar laboratorium,” kata Yaxuan Zhao, seorang peneliti pascasarjana di laboratorium Yu. “Karena hidrogel ini dapat dibuat dari biomassa yang tersedia secara luas dan beroperasi dengan input energi minimal, ia memiliki potensi yang kuat untuk produksi dan penyebaran skala besar di komunitas off-grid, upaya bantuan darurat, dan sistem air yang terdesentralisasi.”
Referensi: “Hidrogel biomassa yang difungsikan secara molekuler untuk pemanenan air atmosfer yang berkelanjutan” oleh Weixin Guan, Yaxuan Zhao, Chuxin Lei, Yuyang Wang, Kai Wu dan Guihua Yu, 13 Februari 2025, Bahan canggih.
Doi: 10.1002/adma.202420319
