Tillgång till rent vatten är fortfarande en av de största utmaningarna som mänskligheten står inför. Ett genombrott av ingenjörer vid University of Texas i Austin kan erbjuda en ny lösning genom solcellsdriven teknik som absorberar fukt från luften och återställer den som ren, användbart vatten.

Genombrottet, beskrivs i ett nyligen utgåva av tidningen Avancerade material , kan användas i katastrofsituationer, vattenkriser eller fattiga områden och utvecklingsländer. Tekniken bygger på hydrogeler, gel-polymer hybridmaterial designade för att vara "supersvampar" som kan hålla kvar stora mängder vatten.

En forskargrupp ledd av Guihua Yu vid UT Austins Cockrell School of Engineering kombinerade hydrogeler som både är mycket vattenabsorberande och kan släppa ut vatten vid uppvärmning. Denna unika kombination har framgångsrikt visat sig fungera i fuktiga och torra väderförhållanden och är avgörande för att möjliggöra produktion av rena, säkert dricksvatten från luften.

Med uppskattningsvis 50, 000 kubikkilometer vatten i atmosfären, detta nya system kan utnyttja dessa reserver och potentiellt leda till små, billiga och bärbara filtreringssystem.

"Vi har utvecklat ett helt passivt system där allt du behöver göra är att lämna hydrogelen utanför och den kommer att samla upp vatten, "sa Fei Zhao, en postdoktor i Yus team och medförfattare till studien. "Det uppsamlade vattnet förblir lagrat i hydrogeln tills du utsätter det för solljus. Efter cirka fem minuter under naturligt solljus, vattnet släpper."

Denna teknik bygger på ett genombrott från 2018 som gjordes av Yu och Zhao där de utvecklade en soldriven vattenreningsinnovation med hjälp av hydrogeler som renar vatten från vilken källa som helst med enbart solenergi. Teamets nya innovation tar det arbetet ett steg längre genom att använda det vatten som redan finns i atmosfären. För båda hydrogelbaserade teknologierna, Yu och hans forskargrupp utvecklade ett sätt att kombinera material som har både hygroskopiska (vattenabsorberande) egenskaper och värmekänslig hydrofilicitet (förmågan att släppa ut vatten vid enkel uppvärmning).

"Det nya materialet är designat för att både skörda fukt från luften och producera rent vatten under solljus, undvika intensiv energiförbrukning, sa Yu, en docent i materialvetenskap och maskinteknik.

Att skörda vatten från fukt är inte precis ett nytt koncept. De flesta kylskåp håller saker svala genom en ångkondensationsprocess. Dock, det vanliga kylskåpet kräver mycket energi för att utföra den åtgärden. UT-teamets teknik kräver endast solenergi, är kompakt och kan fortfarande producera tillräckligt med vatten för att tillgodose de dagliga behoven hos ett genomsnittligt hushåll. Prototyptester visade daglig vattenproduktion på upp till 50 liter per kilo hydrogel.

Representerar en ny strategi för att förbättra skördningstekniker för atmosfäriskt vatten som används idag, tekniken kan också ersätta kärnkomponenter i befintliga soldrivna vattenreningssystem eller annan fuktabsorberande teknik.