Bu yenilikçi sistem, farklı doğal malzemeleri sıvı emici özellikler kazandıran “moleküler işlevselleştirilmiş biyokütle hidrojelleri”ne dönüştürüyor. Araştırmacılar, bu malzemeleri hafif ısı ile birleştirerek kurak koşullarda bile atmosferden litrelerce içme suyu elde edebiliyor.
Teksas Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Bölümü Profesörü Guihua Yu, “Bu buluşla, farklı doğal malzemeleri yüksek verimli su emici hale getiren evrensel bir moleküler mühendislik stratejisi oluşturduk. Bu, sürdürülebilir su toplama sistemleri konusunda önemli bir adım” dedi.
Bir kilo malzeme ile günde 14,19 litre temiz su
Araştırma ekibi, sahada yapılan testlerde, bir kilogram emici malzeme ile günde 14,19 litre temiz su üretebildi. Mevcut sistemler genellikle 1 ila 5 litre arasında su üretirken, yeni yöntem çok daha yüksek bir verim sunuyor.
Araştırmacılar, geliştirdikleri sistemin, geleneksel olarak belirli malzemeleri özel amaçlar için seçmeye dayanan yaklaşımdan farklı olduğunu vurguluyor. Yeni moleküler strateji, neredeyse her türlü biyokütleyi verimli bir su toplama malzemesine dönüştürmeyi mümkün kılıyor.
Mevcut sentetik su emiciler genellikle petrokimyasal maddeler kullanıyor ve yüksek enerji gerektiriyor. Ancak Teksas Üniversitesi ekibinin geliştirdiği biyokütle bazlı hidrojel, biyolojik olarak parçalanabilir, geniş çapta üretilebilir ve su salınımı için minimum enerji gerektiriyor.
Bu başarının sırrı, biyokütle bazlı polisakkaritlere – selüloz, nişasta veya kitosan gibi – higroskopik ve ısıya duyarlı özellikler kazandıran iki aşamalı moleküler mühendislik sürecinde yatıyor.
Araştırmanın baş yazarı ve doktora öğrencisi Weixin Guan, “Günün sonunda temiz suya erişim, basit, sürdürülebilir ve ölçeklenebilir olmalı. Bu malzeme, doğadaki en bol kaynakları kullanarak havadan su elde etmemizi sağlıyor” dedi.
Profesör Yu ve ekibi, uzun süredir suya erişimi olmayan topluluklar için çözümler geliştiriyor. Yu, daha önce de en kurak bölgelerde bile su üretebilen hidrojeller üzerinde çalışmış, ayrıca enjeksiyonla uygulanabilen bir su filtreleme sistemi geliştirmişti.
Su sistemleri için büyük bir potansiyel taşıyor
Araştırmacılar, sistemin ticarileştirilmesi için ölçek büyütme ve gerçek dünya uygulamalarına yönelik cihaz tasarımlarına odaklanıyor. Bunlar arasında taşınabilir su toplama cihazları, kendi kendine yeten sulama sistemleri ve acil durum içme suyu çözümleri yer alıyor.
Yu’nun laboratuvarında çalışan araştırmacı Yaxuan Zhao, “Sürdürülebilir su toplamada en büyük zorluk, laboratuvar dışına çıkabilecek verimli ve uygulanabilir bir çözüm geliştirmektir. Geniş çapta bulunabilen biyokütleden üretilebilen ve düşük enerji ile çalışan bu hidrojel, kırsal bölgeler, acil durum müdahaleleri ve merkezi olmayan su sistemleri için büyük bir potansiyel taşıyor” diye konuştu.