Інститут неорганічної хімії Кільського університету презентував інноваційний пористий матеріал CAU-10-H, здатний вилучати з повітря до 2 літрів води на день. Розробка особливо важлива для регіонів, які через зміни клімату потерпають від посушливості.
Металорганічні каркаси як рішення для видобування води
Матеріал належить до класу так званих металорганічних каркасів (МОК) — пористих структур, здатних поглинати водяну пару та вивільняти її з мінімальними енергозатратами. За фундаментальні дослідження принципів роботи МОК науковець Омар Ягі отримав Нобелівську премію у минулому році.
Ягі вже втілив концепцію видобування води в своїй компанії Atoco, яка розробляє контейнерні установки для вилучення до 1000 літрів води щодня в умовах пустелі. Перші комерційні системи мають з’явитися у другій половині поточного року. Німецька розробка пропонує альтернативний підхід, який можна розглядати як доповнення до технології Ягі.
Переваги матеріалу CAU-10-H для практичного застосування
На відміну від більшості аналогів, CAU-10-H починає вловлювати молекули води при вологості повітря від 18%, що робить його ефективним у семіаридних умовах. Видобування води здійснюється простим нагріванням матеріалу до 70°C, що дозволяє використовувати сонячну енергію або відпрацьоване тепло замість електрики.
Дослідники об’єднали матеріал з вуглецевими структурами, прискоривши цикли поглинання-вивільнення до кількох годин. На один кілограм композиту припадає вилучення близько 0,17 грама води на грам матеріалу, що складає приблизно 1,8 літра води на день.
На додачу матеріал може функціонувати як холодоагент. У адсорбційних системах охолодження CAU-10-H працює втричі ефективніше силікагелю, використовуючи відпрацьоване тепло від центрів обробки даних або промислових установок без додаткового навантаження на енергомережу.
Шлях від лабораторії до комерціалізації
За словами провідного автора дослідження Норберта Стока, матеріал CAU-10-H був відкритий близько 15 років тому, але його комерційна вирішальність залишалася невизначеною. Завдяки фінансуванню від Кільського університету вдалося виробити 30 кілограмів матеріалу — у 60 разів більше за попередні лабораторні партії з орієнтовною вартістю $12–14 за кілограм.
Наступний етап передбачає реальні випробування видобування води. Якщо практичні показники підтвердять лабораторні дані, цей матеріал може стати черговою революцією у розвитку металорганічних каркасів.
Дослідження опубліковано в журналі Journal of Materials Chemistry A
