Enligt FN, 30, 000 människor dör varje vecka av konsumtion och användning av ohygieniskt vatten. Även om den stora majoriteten av dessa dödsfall inträffar i utvecklingsländer, USA är inte främmande för oväntad vattenbrist, speciellt efter orkaner, tropiska stormar och andra naturkatastrofer som kan störa försörjningen utan förvarning.
Leds av Guihua Yu, docent i materialvetenskap och maskinteknik vid University of Texas i Austin, ett forskarlag vid UT Austins Cockrell School of Engineering har utvecklat en kostnadseffektiv och kompakt teknik som använder kombinerade gel-polymer hybridmaterial. Har både hydrofila (attraktion till vatten) egenskaper och halvledande (soladsorberande) egenskaper, dessa "hydrogeler" (nätverk av polymerkedjor kända för sin höga vattenabsorptionsförmåga) möjliggör produktion av rena, säkert dricksvatten från vilken källa som helst, oavsett om det är från haven eller förorenade förråd.
Resultaten publicerades i det senaste numret av tidskriften Naturens nanoteknik .
"Vi har i princip skrivit om hela tillvägagångssättet för konventionell solvattenavdunstning, " sa Yu. Forskarna från Texas Engineering har utvecklat en ny hydrogelbaserad solånggenerator som använder omgivande solenergi för att driva avdunstningen av vatten för effektiv avsaltning. Befintlig solångteknik som används för att behandla saltvatten involverar en mycket kostsam process som är beroende av optisk instrument för att koncentrera solljus. UT Austin-teamet utvecklade nanostrukturerade geler som kräver mycket mindre energi, behöver bara naturligt förekommande nivåer av omgivande solljus för att rinna samtidigt som de kan avsevärt öka volymen vatten som kan förångas.
"Avsaltning av vatten genom destillation är en vanlig metod för massproduktion av sötvatten. nuvarande destillationsteknik, såsom flerstegs blixt och multieffektdestillation, kräver betydande infrastrukturer och är ganska energikrävande, " sa Fei Zhao, en postdoktor som arbetar under Yus handledning. "Solenergi, som den mest hållbara värmekällan för att potentiellt driva destillation, anses allmänt vara ett bra alternativ för avsaltning av vatten."
Hydrogelerna gör att vattenånga kan genereras under direkt solljus och sedan pumpas till en kondensor för färskvattenleverans. Avsaltningsegenskaperna hos dessa hydrogeler testades till och med på vattenprover från det saltrika Döda havet och godkändes med glans. Med hjälp av vattenprover från en av de saltaste vattenmassorna på jorden, UT-ingenjörer kunde reducera salthalten från Dödahavsprover avsevärt efter att ha tagit dem genom hydrogelprocessen. Faktiskt, de uppnådde nivåer som uppfyllde accepterade dricksvattenstandarder som beskrivs av Världshälsoorganisationen och U.S. Environmental Protection Agency.
"Våra utomhustester visade en daglig produktion av destillerat vatten upp till 25 liter per kvadratmeter, tillräckligt för hushållens behov och till och med katastrofområden, " sa Yu. "Ännu bättre, hydrogelerna kan enkelt eftermonteras för att ersätta kärnkomponenterna i de flesta befintliga solavsaltningssystem, därigenom eliminerar behovet av en fullständig översyn av avsaltningssystem som redan används."
Eftersom salt är ett av de svåraste ämnena att separera från vatten, Forskare har också framgångsrikt visat hydrogelernas förmåga att filtrera bort ett antal andra vanliga föroreningar som finns i vatten som anses vara osäkra för konsumtion.
Yu tror att tekniken kan kommersialiseras och förbereder sitt forskarteam i väntan på förfrågningar från industrin att genomföra skalbarhetstester.
Den potentiella effekten av denna teknik kan vara långtgående, som global efterfrågan på färska, rent vatten överträffar befintliga naturliga förråd.
En patentansökan har lämnats in, och Yu har slagit sig ihop med universitetets Office of Technology Commercialization för att hjälpa till med licensiering och kommersialisering av denna nya klass av hydrogeler.
