Enorma mängder vatten avdunstar från vattenytor som reservoarer och det öppna havet varje dag. För att lösa detta problem, särskilt i områden med knappa vatten, forskare från National University of Singapore (NUS) hittade ett innovativt sätt att skörda vatten från den fuktiga luften ovanför vattenytor.

Lösningen ligger i en unik zinkbaserad vattenabsorberande hydrogel som utvecklades förra året av en forskargrupp vid NUS tekniska fakultet. Detta geliknande material är över åtta gånger mer absorberande än kommersiella torkmedel och endast naturligt solljus krävs för att skörda vatten från den vattenmättade hydrogeln.

"På grund av det varma klimatet i Singapore, cirka 45 miljoner kubikmeter vatten förloras från reservoarerna genom avdunstning varje år. Vår hydrogel kan omvandla fukt som finns i fuktig luft till vatten utan att behöva någon extern energiinmatning. Genom att utnyttja den fuktrika luften som vanligtvis finns ovanför vattenytor, vi kan samla vatten, som annars skulle gå förlorad för miljön, för olika användningsområden, "säger forskargruppsassistent Swee-Ching TAN, som är från institutionen för materialvetenskap och teknik vid NUS tekniska fakultet.

Resultaten av studien har publicerats online i den vetenskapliga tidskriften Avancerade material tidigare i år.

Återvinner 'förlorat' vatten från vattenytor

Konventionella torkmedel som kiselgel och kalciumklorid kan endast absorbera små mängder vatten. Att utvinna vatten från dessa medel skulle kräva energikrävande processer och höga temperaturer, och därför är detta tillvägagångssätt inte kostnadseffektivt.

Den nya hydrogel som utvecklats av NUS -teamet absorberar effektivt vatten mer än fyra gånger sin ursprungliga vikt. Vid användning upprepade gånger under flera absorptions-desorptionscykler inom en dag, mängden vatten som samlas upp kan nå upp till 14 gånger per kilo hydrogel som används.

Som en extra fördel, den nya hydrogelen släpper ut vatten vid en relativt lägre temperatur på mellan 45 och 50 grader Celsius, vilket enkelt kan uppnås med lagets setup. Därav, vatten kan extraheras från hydrogeln med naturligt solljus och kräver ingen extern energikälla.

Vidare, medan de flesta kommersiellt tillgängliga torkmedel endast är lämpliga för engångsbruk, den NUS-utvecklade hydrogeln bibehåller sin absorptionskapacitet även efter 1, 000 absorptions-desorptionscykler.

Flytande vattenskördare

Som ett bevis på konceptet, forskargruppen byggde först flytande enheter som var och en innehöll en liten mängd hydrogel placerad på en glasplatta. Dessa enheter fick flyta på vattnet vid en strand. Periodiskt, de vattenmättade hydrogelerna hämtades och överfördes till en sluten glaslåda som sedan utsattes för naturligt solljus. När den utsätts för värme, temperaturen i glaslådan skulle öka ytterligare, tillåter fukt i hydrogelerna att släppas ut som ångor och senare kondenseras på glaslådans väggar. Kondenserade vattendroppar i glaslådan samlades sedan upp.

Forskargruppen undersökte vidare kvaliteten på vattnet som skördats från hydrogelerna och fann att saltinnehållet är nästan försumbart.

"Till skillnad från processer som avsaltning som är mycket energikrävande, vatten som samlas in med den nya hydrogeln kräver mindre behandling för olika användningsområden. Vår uppfinning har också potential att skala upp avsevärt för att fungera som en flytande vattenfångande gård. Detta tillvägagångssätt kan gynna landsbygdssamhällen där tillgången till rent vatten fortfarande är en utmaning. Genom att kreativt tillämpa nya lösningar, vi hoppas kunna bidra till att mildra den globala vattenkrisen, "sade prof Tan.

Nästa steg

Med sin forskning framåt, NUS -teamet tittar för närvarande på sätt att optimera prestandan för hydrogeln och skördeprocessen. De utforskar också innovativa metoder för att öka hydrogelns absorptionskapacitet. Dessutom, NUS -forskarna är angelägna om att samarbeta med kommersiella partners för att föra ut denna idé på marknaden.