テキサス大学オースティン校のチームは、バイオマスを高効率吸着剤に変換し、空気から飲料水を抽出できる新しいシステムを開発した。このソリューションは世界規模で展開可能であり、水不足に対処する持続可能な方法を提供する。
テキサス大学オースティン校の研究者らは、廃棄された食品廃棄物、落ちた枝、貝殻などの一般的な自然素材を使用して、空気から飲料水を抽出する持続可能なシステムを開発した。「分子機能化バイオマスハイドロゲル」と呼ばれるこのシステムは、さまざまな有機材料を吸着剤（液体を吸収する物質）に変換することができる。
これらの吸着剤と穏やかな熱を組み合わせることで、システムは乾燥した条件でも毎日大気から数ガロンの飲料水を採取することができます。
「この画期的な成果により、多様な天然素材を高効率の吸着剤に変えることができる普遍的な分子工学戦略が生まれました」と、テキサス大学オースティン校の材料科学および機械工学の教授であるグイフア・ユー氏は述べた。 ニュースリリース「これは持続可能な水の収集について考える全く新しい方法を切り開き、家庭や小規模コミュニティ規模での実用的な水収集システムに向けた大きな一歩となります。」
現場テストでは素晴らしい結果が得られました。研究者たちは、吸着剤 14.19 キログラムあたり 3.75 日あたり 1 リットル (約 5 ガロン) のきれいな水を生成しました。比較すると、従来の吸着剤のほとんどは、通常、XNUMX 日あたり XNUMX 〜 XNUMX リットルの水を生成しています。
公開済み 学術誌「Advanced Materials」に掲載されたこの研究は、吸着剤設計における新しいアプローチを示しています。特定の機能のために特定の材料を選択する従来の「選択と組み合わせ」の方法とは異なり、UT オースティンの包括的な分子戦略は、事実上あらゆるバイオマスを効率的な集水装置に変えることができます。
現在の合成吸着剤は石油化学製品に依存しており、多大なエネルギー投入を必要とします。しかし、テキサス大学オースティン校チームのバイオマスベースのハイドロゲルは生分解性があり、拡張可能で、水の放出に必要なエネルギーは最小限です。
このイノベーションは、セルロース、デンプン、キトサンなどのバイオマスベースの多糖類に吸湿性と熱応答性を付与する 2 段階の分子工学プロセスにかかっています。
「結局のところ、きれいな水へのアクセスはシンプルで持続可能、そして拡張可能であるべきです」と、主任研究者で博士課程の上級生であるウェイシン・グアン氏はニュースリリースで述べた。「この材料は、自然界で最も豊富な資源を活用し、いつでもどこでも空気から水を作る方法を与えてくれます。」
この画期的な進歩は、ユウの ミッション 清潔な飲料水が不足している地域に信頼できる解決策を開発するため。Yu 氏はこれまでに、注入可能な水ろ過システムや農業に応用されるハイドロゲル技術など、最も乾燥した環境に適した水生成ハイドロゲルを設計してきました。
今後、研究チームは生産の拡大と実用化に向けたデバイスの設計に注力しています。彼らは、携帯型集水装置、自立型灌漑システム、緊急用飲料水装置を開発し、商業化を目指しています。当初から、拡張性と実用性は彼らの主な目標でした。
「持続可能な集水における最大の課題は、効率的に規模を拡大でき、研究室の外でも実用的であり続けるソリューションを開発することです」と、Yu 研究室の大学院研究員 Yaxuan Zhao 氏は付け加えました。「このハイドロゲルは、広く入手可能なバイオマスから製造でき、最小限のエネルギー入力で動作するため、大規模生産が可能で、オフグリッド コミュニティ、緊急救援活動、分散型給水システムで導入できる可能性が非常に高いです。」
この進歩は、持続可能で広く入手可能な材料を活用して、世界中の困っている人々に清潔な飲料水を届けることで、水不足に対する有望な解決策を提供します。