Ta kurtka potrafi wycisnąć wodę pitną prosto z powietrza. Technologia jak z Diuny

Inżynierowie z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin opracowali kurtkę, która pobiera wodę pitną bezpośrednio z powietrza. Technologia ta może służyć każdemu, kto spędza dużo czasu w obszarach bez łatwego dostępu do wody pitnej, od amatorów pieszych wędrówek, biwakowania i biegania, po pracowników rolnych, ratowników medycznych i żołnierzy.

Wyniki badań opublikowano w Science Advances.

Materiał tekstylny w kurtce zbiera wilgoć i kieruje ją do odłączanych modułów zbierających. Moduły te są umieszczane w składanym kolektorze i podgrzewane w celu wytworzenia wody. Kurtka produkowała od 400 do 900 mililitrów wody pitnej dziennie, w zależności od poziomu wilgotności.

W porównaniu z konwencjonalnymi materiałami do zbierania wody, materiał tekstylny wykazał od trzech do dziesięciu razy większą wydajność. Koncentrując się na włóknach, zamiast budować kolejne, nieporęczne urządzenie, naukowcy pokonali problem z mobilnością.

Kluczem do sukcesu okazała się zmiana filozofii projektowania materiałów sorpcyjnych. Dotychczas naukowcy skupiali się głównie na tym, aby stworzyć tworzywo, które wchłonie jak najwięcej wilgoci. Często prowadziło to jednak do sytuacji, w której woda blokowała się wewnątrz struktury i jej odzyskanie wymagało skomplikowanych procesów.

Zespół z Teksasu podszedł do problemu strukturalnie, zamiast budować kolejną grubą warstwę chłonną, zaprojektowano zaawansowany system mikroskopijnych ścieżek transportowych wewnątrz samych włókien tkaniny.

Dzięki takiemu układowi proces zachodzi niezwykle płynnie. Para wodna znajdująca się w powietrzu błyskawicznie skrapla się na powierzchni specjalnego włókna, po czym jest natychmiast transportowana w głąb struktury tekstylnej.

Kurtka została zaprojektowana w taki sposób, aby zbierana wilgoć trafiała bezpośrednio do niewielkich, odpinanych modułów zbiorczych umieszczonych w specjalnej, składanej części kolektora. Aby uzyskać czystą wodę, moduły te wystarczy poddać działaniu ciepła, co zmusza zmagazynowaną wilgoć do uwolnienia się w postaci płynnej.

Naukowcy rozważają zastosowanie tej technologii poza odzieżą, w tym w plecakach, namiotach i innym sprzęcie outdoorowym, dzięki czemu przedmioty używane codziennie przez ludzi będą mogły zbierać wodę z powietrza.

Sprzęt ten przetestowano zarówno w gorącym, skrajnie suchym klimacie Pustyni Chihuahuan w Nowym Meksyku, jak i w znacznie bardziej wilgotnym otoczeniu teksańskiego Austin. Wyniki pokazały, że pozyskiwanie wody z atmosfery na masową skalę przestaje być wyłącznie laboratoryjną ciekawostką.

W testach naukowcy zbierali 1,3 l czystej wody dziennie zarówno na obszarach suchych, jak i półwilgotnych. To odpowiada 4,3 l litrów wody na kilogram materiałów pochłaniających wilgoć dziennie, więcej niż udało się to osiągnąć jakiejkolwiek innej grupie badawczej.

W centrum urządzenia znajduje się specjalnie zaprojektowana tkanina hydrożelowa, wykonana z materiałów pochodzących z biomasy. Tkanina pochłania wilgoć z powietrza, a następnie uwalnia ją pod wpływem ciepła słonecznego, dzięki czemu woda może ulec skropleniu i zebraniu.

Technologia ta, rozwijana w ramach szerszego projektu o nazwie AirGel, zdobyła już uznanie w środowisku naukowym i innowacyjnym, zdobywając główną nagrodę w prestiżowym konkursie National Collegiate Inventors Competition.

Najważniejszy jest jednak jej potencjał humanitarny. Regiony, w których systemy oparte na tym hydrożelu wykazują najwyższą efektywność, pokrywają się z obszarami najbardziej dotkniętymi strukturalnym brakiem wody na świecie. Mowa tu o Afryce Północnej, Bliskim Wschodzie, Azji Południowej czy Afryce Subsaharyjskiej.

Jako zdecentralizowane, niewymagające zewnętrznego zasilania źródło wody, technologia ta może w przyszłości uratować tysiące ludzi w miejscach, gdzie budowa tradycyjnej sieci wodociągowej jest niemożliwa.