Учёные из Кильского университета в Германии создали материал, способный извлекать питьевую воду прямо из воздуха даже в довольно сухих условиях. Один килограмм этого вещества может производить до 1,8 литра воды в сутки. Технология работает при относительной влажности всего от 18 процентов и уже вышла за пределы лаборатории: материал научились производить десятками килограммов.
В основе лежит металлоорганический каркас (MOF) под названием CAU-10-H. Это высокопористая структура, напоминающая микроскопическую губку с сетью связанных пор. Благодаря им материал быстро захватывает молекулы воды из воздуха при комнатной температуре.
Чтобы потом легко отдать накопленную влагу, исследователи совместили MOF с проводящими углеродными структурами. При нагреве примерно до 70°C вода выделяется, и цикл можно запускать заново. Нагрев можно обеспечить как электричеством, так и солнечным светом.
«Регионы вроде Средиземноморья сталкиваются с ростом температур и сокращением осадков. Наша цель — создать экологически чистую технологию, которая превращает молекулы воды из воздуха в питьевую», — говорит профессор Норберт Шток (Norbert Stock) из Института неорганической химии Кильского университета.
Сколько воды получается на практике
Материал поглощает до 0,17 грамма воды на каждый свой грамм. В пересчёте на килограмм это даёт до 1,8 литра питьевой воды в день даже в засушливых условиях. Первый автор работы Лассе Вегнер (Lasse Wegner) отмечает, что именно эта способность делает разработку особенно привлекательной для производства питьевой воды в аридных регионах.
Важный шаг — масштабирование. Раньше MOF получали лишь небольшими лабораторными партиями. Теперь команда во главе с Калле Мертином (Kalle Mertin) научилась производить около 30 килограммов материала. Себестоимость составляет примерно 12–14 долларов за килограмм. По словам Штока, это показывает, что материал работает не только в лаборатории, но и может производиться в экономически оправданных объёмах.
Не только вода, но и охлаждение
Помимо добычи воды, материал хорошо проявляет себя в адсорбционном охлаждении. В таких системах он даёт до трёх раз более высокую производительность по сравнению с обычным силикагелем. Для регенерации можно использовать сбросное тепло, например, от дата-центров или пекарен. Это открывает путь к более энергоэффективным системам кондиционирования.
Исследователи планируют дальше увеличивать объёмы производства и изучать практическое применение как для получения питьевой воды, так и для экологичного охлаждения.
В условиях меняющегося климата, когда во многих регионах растёт нехватка воды, такие материалы могут стать одним из инструментов адаптации. Технология уже вышла из стадии чистого эксперимента и приближается к реальному использованию.
