Решение двух экологических проблем одновременно
Пластиковое загрязнение и дефицит пресной воды относят к двум наиболее острым экологическим проблемам современного мира. Сбор атмосферной воды является лишь частичным решением одного из вопросов, стоящих перед учеными. Так, специальные адсорбенты улавливают и удерживают водяной пар из воздуха, а затем высвобождают в пригодном для сбора виде. Такой подход особенно важен там, где нет доступа к централизованному водоснабжению или традиционные источники воды сильно ограничены.
Венские ученые исследовали, можно ли использовать выброшенный пластик в качестве исходного материала для молекулярных губок. Некоторые виды пластика состоят из ароматических полимеров, в молекулярной структуре которых есть кольца из шести молекул углерода. Эти кольца служат подходящими участками для соединения полимерных цепей, образуя пористую сеть с крошечными внутренними пространствами. Последующая обработка серной кислотой приводит к образованию групп сульфокислот, которые притягивают воду даже из относительно сухого воздуха.
Исследователи превращают пластик в высокопористую полимерную сеть с множеством внутренних пространств, а затем обрабатывают её серной кислотой. В результате на поверхности материала образуются сульфокислотные группы, обладающие сильным сродством к молекулам воды. Они позволяют «молекулярной губке» захватывать влагу даже из относительно сухого воздуха.
Результаты иcследований
Учёные успешно применили метод к разным видам отходов: полистиролу из упаковки и одноразовой посуды, поликарбонату старых компакт-дисков, акрилонитрил-бутадиен-стиролу (ABS), из которого изготавливают кубики LEGO, а также к смеси пластиковых отходов. Особенно важно, что технология сработала и на несортированном смешанном сырье. Обычно переработка пластика требует тщательной сортировки, тогда как предложенный подход потенциально снижает это ограничение.
Созданный материал показал высокую эффективность. Губка из полистирола общего назначения впитывает почти 60% собственного веса воды во влажном воздухе и около 20% в сухих, близких к пустынным условиях. Для извлечения накопленной влаги достаточно мягкого нагрева, например, солнечного света. Основная часть цикла поглощения и выделения воды занимает около часа. Губки хорошо выдерживают циклический процесс, то есть их можно использовать для получения воды снова и снова.
Перспективы разработки
Открытие ученых Венского университета одновременно отвечает сразу на две глобальные проблемы: даёт пластиковым отходам полезную «вторую жизнь» и создаёт автономный источник воды. Если дальнейшие испытания подтвердят долговечность, безопасность и экономическую целесообразность материала, такие губки могут стать основой децентрализованных систем получения воды в засушливых регионах, а также дополнением к существующим технологиям сбора атмосферной влаги. На текущий момент проведены успешные эксперименты по улавливанию и высвобождению воды. Продолжается оценка долгосрочной эффективности и ресурсозатратности технологии.
Источник: EurekAlert
