I tusentals år, människor i Mellanöstern och Sydamerika har utvunnit vatten ur luften för att hjälpa till att upprätthålla sin befolkning. Med inspiration från dessa exempel, forskare utvecklar nu en lätt, batteridriven sötvattenskördare som en dag kan ta så mycket som 10 liter per timme från luften, även på torra platser. De säger att deras nanofiberbaserade metod kan hjälpa till att hantera modern vattenbrist på grund av klimatförändringar, industriella föroreningar, torka och grundvattenutarmning.

Forskarna kommer att presentera sina resultat idag vid det 256:e nationella mötet och utställningen av American Chemical Society (ACS).

"Jag var på besök i Kina, som har ett sötvattenbristproblem. Det finns investeringar i rening av avloppsvatten, men jag trodde bara att ansträngningen var otillräcklig, "Shing-Chung (Josh) Wong, Ph.D., säger. Istället för att förlita sig på renat avloppsvatten, Wong trodde att det kunde vara mer klokt att utveckla en ny typ av vattenupptagare som kunde dra nytta av de rikliga vattenpartiklarna i atmosfären.

Att skörda vatten från luften har en lång historia. Tusentals år sedan, Inkafolket i Andinska regionen samlade dagg och kanaliserade den i cisterner. På senare tid, vissa forskargrupper har utvecklat massiva dim- och dimfångare i Andinska bergen och i Afrika.

För att miniatyrisera vattengenereringen och förbättra effektiviteten, Wong och hans studenter vid University of Akron vände sig till elektrospunna polymerer, ett material de redan arbetat med i mer än ett decennium. Elektrospinning använder elektriska krafter för att producera polymerfibrer som sträcker sig från tiotals nanometer upp till 1 mikrometer - en idealisk storlek för att kondensera och pressa ut vattendroppar ur luften. Dessa fiberpolymerer i nanoskala erbjuder ett otroligt högt förhållande mellan ytarea och volym, mycket större än den som tillhandahålls av de typiska strukturerna och membranen som används i vattendestillatörer.

Genom att experimentera med olika kombinationer av polymerer som var hydrofila - som attraherar vatten - och hydrofoba - som släpper ut vatten, gruppen drog slutsatsen att ett vattenuppsamlingssystem verkligen kunde tillverkas med nanofiberteknologi. Wongs grupp fastställde att deras polymermembran kunde skörda 744 mg/cm ² /h, vilket är 91 procent högre än liknande designade membran utan dessa nanofibrer.

Till skillnad från befintliga metoder, Wongs skördare kunde fungera i torra ökenmiljöer på grund av membranets höga förhållande mellan yta och volym. Det skulle också ha ett minimalt energibehov. "Vi kunde med tillförsikt säga att, med de senaste framstegen inom litiumjonbatterier, vi skulle så småningom kunna utveckla en mindre, enhet i ryggsäcksstorlek, " han säger.

Vad mer, Wongs nanofiberdesign tar samtidigt tag i vatten och filtrerar det. Det elektrospunna fibernätverket kan fungera som en anti-fouling yta, slakta av mikrober som kan samlas på skördarens yta. Så vattnet skulle vara "klart och fritt från föroreningar" och omedelbart drickbart när det väl har samlats upp, han säger.

Nästa, Wong hoppas få ytterligare finansiering för att bygga en prototyp av sötvattensskördaren. Han räknar med att när hans team kan producera prototypen, det ska vara billigt att tillverka.