Германский пористый материал добывает воду из воздуха даже в засушливых регионах

Средиземноморье становится жарче и суше. Регионы Северной Африки, Ближнего Востока, южной Испании сталкиваются с хронической нехваткой пресной воды. Немецкие исследователи из Кильского университета предложили решение — пористый материал, способный извлекать питьевую воду прямо из воздуха, даже когда он кажется абсолютно сухим. Главное — технология готова к промышленному производству. Исследование опубликовано в двух статьях: в Journal of Materials Chemistry A и Industrial & Engineering Chemistry Research.

Что такое CAU-10-H и как он работает

CAU-10-H принадлежит к классу металл-органических каркасов (MOF) — наноматериалов с миллионами крошечных пор на грамм вещества, действующих как молекулярные губки. Название материала составлено из аббревиатуры Кильского университета (Christian-Albrechts-Universität, CAU), порядкового номера в каталоге соединений (10) и химической группы (H — водородная).

Ключевые параметры:

• Начинает поглощать воду при влажности всего 18% — когда воздух кажется совершенно сухим.
• Для высвобождения воды достаточно нагрева до 70°C — температуры, достижимой за счёт солнечного тепла или промышленных отходов тепла.
• В сочетании с углеродными структурами ускоряет циклы до нескольких часов.
• Производительность — 1,8 литра воды в сутки на килограмм материала в сухих условиях.

«Регионы вроде средиземноморских сталкиваются с ростом температур и уменьшением осадков. Наша цель — разработать экологичную технологию, которая превращает молекулы воды из воздуха в питьевую воду», — объяснил руководитель исследования Норберт Сток.

Готовность к промышленному масштабированию

Главная новость заключается не в химии — CAU-10-H был открыт около 15 лет назад. Главное — переход от лаборатории к производству. Команда при поддержке валидационного фонда университета синтезировала около 30 килограммов материала — примерно в 60 раз больше любой предыдущей лабораторной партии — при расчётной себестоимости 12–14 долларов США за килограмм.

«Это делает практическое применение наших материалов достижимым, — говорит Сток. — Мы показали, что они работают не только в лаборатории, но и могут быть произведены в экономически оправданном масштабе».

У материала есть и второе применение — в системах адсорбционного охлаждения, где он втрое превосходит по эффективности силикагель, стандартный осушитель. Это открывает применение в охлаждении помещений с использованием промышленного бросового тепла вместо традиционного электричества.

Следующий шаг — реальные полевые испытания в засушливых регионах, которые должны подтвердить лабораторные показатели в условиях переменной влажности, запылённости и перепадов температур.

Читайте также по теме: новых материалах и технологиях для энергетики.