Phát triển loại hydrogel chứa muối hấp thụ nước từ không khí, ngay cả trong điều kiện sa mạc

Nước là chìa khóa cho sự sống còn của con người, năng lượng, sản xuất lương thực và hệ sinh thái lành mạnh. Đồng thời, biến đổi khí hậu đã làm tăng thêm gánh nặng duy trì nguồn cung cấp nước và năng lượng toàn cầu do điều kiện môi trường thay đổi. Theo Unicef, gần 2/3 dân số thế giới đang trải qua tình trạng khan hiếm nước nghiêm trọng ít nhất một tháng mỗi năm.

Trong quá trình tìm kiếm các vật liệu sáng tạo cho phép thu hoạch nước, hydrogel có thể hấp thụ độ ẩm từ không khí đã thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu. Để có hiệu quả và có thể sử dụng được trong nhiều tình huống môi trường khác nhau, những hydrogel này cần phải có chi phí thấp, có thể mở rộng và bền vững, cũng như cung cấp mức độ hấp thụ hơi nước cao.

Các nhà nghiên cứu của MIT đã phát triển một loại hydrogel siêu hấp thụ đáp ứng tất cả các yêu cầu này, ngay cả trong điều kiện giống như sa mạc. Chìa khóa cho khả năng hấp thụ của vật liệu là nạp vào hydrogel một loại muối đặc biệt có tên là lithium clorua.

Sau khi đọc các nghiên cứu khác sử dụng hỗn hợp hydrogel với muối, các nhà nghiên cứu đã quyết định sử dụng lithium clorua, chất có khả năng hút ẩm cao. Nó có khả năng hấp thụ độ ẩm gấp 10 lần khối lượng của nó. Nhưng nó cần một vật liệu có thể giữ nước muối thu được từ không khí. Đó là nơi hydrogel phát huy tác dụng.

 Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại hydrogel siêu hấp thụ có thể hút hơi ẩm từ không khí, ngay cả trong điều kiện sa mạc.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm bằng cách thả các đĩa hydrogel vào dung dịch chứa muối lithium clorua với nồng độ khác nhau. Mỗi ngày, họ được cân để xem có bao nhiêu muối đã được truyền vào hydrogel. Sau khi ngâm trong 30 ngày, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hydrogel chiếm 0,8 oz (24 g) muối trên mỗi gam gel. Nghiên cứu trước đây đã đạt được mức hấp thụ muối là 0,2 oz (6 g), nhưng hydrogel không được để lâu trong dung dịch muối.

Hydrogel chứa muối đã được thử nghiệm trong các điều kiện độ ẩm khác nhau. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, ở các mức độ ẩm khác nhau – 30%, 50% và 70% – hydrogel hấp thụ độ ẩm mà không bị rò rỉ. Theo các nhà nghiên cứu, ngay cả ở độ ẩm tương đối 30%, thấp hơn độ ẩm trong sa mạc vào ban đêm, hydrogel thu được 0,06 oz (1,79 g) nước trên mỗi gam vật liệu, nhiều hơn 15% so với hydrogel được thử nghiệm trước đây. Nước có thể được đun nóng, ngưng tụ và thu thập dưới dạng nước siêu tinh khiết.

Carlos Díaz-Marín, một trong những đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Bất kỳ sa mạc nào trong đêm sẽ có độ ẩm tương đối thấp, vì vậy có thể hình dung rằng vật liệu này có thể tạo ra nước trên sa mạc”.

Hà My