Прорывная технология сбора влаги на базе микрофибриллированной целлюлозы
Команда ученых из Губкинского университета под руководством Дмитрия Репина представила уникальное решение задачи получения пресной воды из атмосферного воздуха, созданное специально для регионов с жарким климатом и высокой влажностью, таких как Крым. Основой разработанного материала стала микрофибриллированная целлюлоза — тончайшие волокна древесного происхождения, образующие прочный и легкий каркас с развитой пористой структурой. Площадь поверхности такого каркаса во много раз превосходит обычные аналоги, что обеспечивает эффективное поглощение влаги даже при невысоких концентрациях водяных паров.
Укрепление конструкции с помощью современного полимера
Для увеличения механической прочности инновационного материала каждое волокно целлюлозы было покрыто тончайшей пленкой полистирола. Такое армирование позволило создать стабильную матрицу, дополнительно защищающую гидроскопичные слои от разрушения. Благодаря разноуровневым порам внутри композита он способен не только быстро захватывать влагу, но и выдерживать значительные нагрузки, превышающие 30 килограммов на квадратный метр. Это открывает широкие горизонты для практического применения новой технологии в экстремальных условиях.
Эффективное поглощение воды с помощью ионной жидкости и солей CaCl2, LiCl
Важным этапом модификации было пропитывание целлюлозно-полистирольной матрицы инновационной ионной жидкостью (BMIMCI), что значительно повысило способность композита абсорбировать воду и предотвратило распространённую ранее проблему потери жидкости при эксплуатации. Дополнительно в структуре надежно зафиксировали гигроскопичные соли — хлорид кальция (CaCl2) и хлорид лития (LiCl), что сделало извлечение влаги из воздуха максимально стабильным процессом независимо от внешних условий.
Как отметил Дмитрий Репин, такая комбинация решений полностью устранила эффект «утечки» — теперь вся поглощенная влага остаётся внутри материала до момента её выделения при нагреве. Это позволило создать устройство, способное стабильно обеспечивать автономные системы водоснабжения.
Уникальные показатели эффективности и повседневное применение
В ходе лабораторных и полевых испытаний установка, произведённая на основе нового композита, зафиксировала впечатляющие результаты: до 2,5 литров чистой воды с каждого квадратного метра в течение часа. Процесс происходит следующим образом: во влажные ночные часы материал интенсивно впитывает влагу из воздуха, а днём под воздействием прямых солнечных лучей нагревается, выпаривая и отдавая накопленную воду. Для этого требуется температура всего 60°C, которую легко достичь с помощью простых солнечных линз. Высвобождающийся пар затем конденсируется, превращаясь в чистую питьевую воду.
Преимущество данной технологии — возможность повторения циклов поглощения и выделения воды множественно без потери формы и эксплуатационных качеств материала. Более того, система полностью энергонезависима, не требует внешнего питания или топлива, работает исключительно за счёт природных колебаний температуры и влажности, а также солнечного света, не создавая вредных выбросов.
Экологичность и преимущества для Крыма и других регионов
Ключевое достоинство инновации заключается в экологической чистоте и доступности сырья — вся конструкция изготовлена на основе возобновляемой целлюлозы, получаемой с лесоперерабатывающих производств. Такое решение создает отличные перспективы для применения установки в сельском хозяйстве, автономных фермах, удалённых поселениях и даже при ликвидации последствий засухи.
По словам Дмитрия Репина, подобные установки способны значительно улучшить ситуацию с обеспечением пресной водой в Крыму, Краснодарском крае, Астраханской и других южных областях страны. Технология может стать основой для развития устойчивых систем водоснабжения, помогая адаптироваться к меняющемуся климату без вреда для природы.
Губкинский университет и его научная команда продолжают исследования, направленные на масштабирование и внедрение системы, с верой в то, что такие инновации поспособствуют улучшению жизни миллионов людей в жарких и засушливых регионах, где качественная вода зачастую становится редким ресурсом.
Источник: naked-science.ru
