Pentru multe dintre cele mai sărace națiuni din lume, una dintre cele mai mari amenințări de mediu pentru sănătate rămâne lipsa accesului la apa potabilă.
Din fericire, oamenii de știință de la Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) din Laurel, Maryland, au identificat materiale extrem de absorbante care pot extrage o cantitate record de apă potabilă din …nimic! – și ar putea duce la tehnologii care furnizează apă potabilă în zonele cel mai uscate de pe planetă.
Cercetătorii, o echipă din departamentul de cercetare și dezvoltare exploratorie APL, condusă de Zhiyong Xia, Matthew Logan și Spencer Langevin, descriu descoperirea lor în numărul de săptămâna al revistei Scientific Reports, un jurnal al grupului Nature Research.
Cercetarea lor folosește structuri organico-metalice (MOF), un material extraordinar, de nouă generație, care are cele mai mari arii de suprafață pe gram; un singur gram de MOF poate absorbi valoarea unui teren de fotbal dacă materialul a fost așezat într-un singur strat de-a lungul terenului.
Cristalele asemănătoare cu burete pot fi folosite pentru a capta, depozita și elibera compuși chimici, cum ar fi apa, iar suprafața mare oferă mai mult spațiu pentru reacțiile chimice și adsorbția moleculelor.
MOF-urile au arătat rezultate promițătoare pentru colectarea apei, dar s-au efectuat puține cercetări pentru a determina cele mai bune proprietăți pentru producerea rapidă și eficientă a apei.
„Experimentele inițiale au arătat că poate funcționa”, spune Xia. „Dar problema era abilitatea. Alte echipe de cercetare au reușit să producă până la aproximativ 1,3 litri de apă pe kilogram de sorbent în condiții aride – suficient pentru o persoană. Pentru a crea un dispozitiv optim de colectare a apei, este necesară o mai bună înțelegere a relației de proprietate a structurii care controlează absorbția și livrarea.”
Xia și echipa sa au studiat o serie de MOF-uri, dezvăluind proprietățile fundamentale care guvernează cinetica absorbției apei din această clasă de materiale și cercetând câtă apă pot absorbi.
De asemenea, au explorat impactul potențial al temperaturii, umidității și grosimii patului de pulbere asupra procesului de adsorbție-desorbție pentru a vedea care dintre ele a atins parametri de funcționare optimi.
„Am identificat un MOF capabil să producă 8,66 litri (2,3 litri) de apă pe kilogram de MOF în condiții ideale – o descoperire extraordinară”, a declarat Xia. „Acest lucru ne va ajuta să ne aprofundăm înțelegerea acestor materiale și ne va ghida în descoperirea metodelor de colectare a apei din următoarea generație.”
Xia și echipa sa explorează acum alte MF-uri cu puncte de flux de umiditate relativ scăzute, suprafețe mari și proprietăți polare funcționale pentru a vedea cum se comportă în medii foarte uscate.
De asemenea, explorează diferite configurații MOF pentru a determina care permit absorbția optimă.
Cercetătorii au atras eforturile continue ale APL în metodele de purificare a apei. APL a dezvoltat un nou mod de a elimina substanțele perfluoroalchil foarte toxice din apa de băut, un grup în continuă expansiune de substanțe chimice fabricate, care sunt utilizate pe scară largă pentru a produce diverse tipuri de produse de zi cu zi.
Un efort separat a produs o metodă ieftină de îndepărtare a ionilor de metale grele toxice din apa de băut.
„Punctele tari și abilitățile colective ale oamenilor de știință și ale inginerilor noștri din domeniul materialelor și chimie au poziționat APL pentru a avea un impact extraordinar și a croi viitorul apei potabile curate pentru luptătorii de război, precum și pentru cetățenii din jurul lumii”, a declarat Ally Bissing-Gibson, APL Biologie și Chimie, Manager de program. „Abia așteptăm să salvăm planeta, cu o picătură la un moment dat.” Potrivit goodnewsnet.org
(VEDEȚI videoclipul explicativ de mai jos)
