废弃的食物残渣、杂散的树枝、海洋贝壳以及许多其他自然材料是德克萨斯大学奥斯汀分校研究人员开发的能够从空气中提取饮用水的新系统的关键成分。
新的“分子功能化生物质水凝胶”系统可以将各种自然产品转换为吸附剂，即吸收液体的材料。通过将这些吸附剂与轻微的热量结合，研究人员可以从大气中收集到数加仑的饮用水，即使在干燥条件下也是如此。
“凭借这一突破，我们创造了一种通用的分子工程策略，使各种自然材料能够转变为高效的吸附剂，”德克萨斯大学奥斯汀分校材料科学与机械工程教授以及德克萨斯材料研究所的Guihua Yu说道。“这为可持续水收集提供了全新的思路，标志着朝着适用于家庭和小型社区可行的水收集系统迈出了重要一步。”
在现场测试中，研究人员每天每公斤吸附剂产生14.19升（3.75加仑）清水。大多数吸附剂每天每公斤能产生1至5升的水。
该项新研究刊登在《先进材料》杂志上。
研究人员表示，这一系统代表了一种设计吸附剂的新方法。与传统的“选择与结合”方法不同，传统方法需要为特定功能选择特定材料，这种通用分子策略使得几乎任何生物质都能转变为高效的水收集器。
与现有的合成吸附剂不同，现有的合成吸附剂使用石油化学产品，并通常需要高能耗，德克萨斯大学奥斯汀分校团队的基于生物质的水凝胶是可生物降解的，具有可扩展性，并且释放水所需的能量极少。秘诀在于一种两步分子工程过程，使任何基于生物质的多糖（如纤维素、淀粉或壳聚糖）具备吸湿特性和热响应特性。
“最终，清洁水的获取应该是简单、可持续和可扩展的，”研究的首席研究员、博士生Weixin Guan表示。“这种材料使我们能够利用自然中最丰富的资源，从空气中制造水 — 任何时候，任何地方。”
这一最新创新是Yu多年努力为缺乏清洁饮用水的人们开发解决方案的一部分。他在职业生涯中开发了水生成水凝胶，并将其适应于最干燥的条件。他最近创建了一种可注射水过滤系统，并将其水凝胶技术应用于农业。
研究团队目前正在致力于扩大生产规模并设计针对商业化的实际设备系统，包括便携式水收集器、自给自足的灌溉系统和应急饮用水设备。从一开始，研究人员就专注于可扩展性以及将这项研究转化为能够帮助全球人们的解决方案的能力。
“可持续水收集中最大的挑战是开发一种能够高效扩展并在实验室之外仍然切实可行的解决方案，”Yu实验室的研究生Yaxuan Zhao表示。“由于这种水凝胶可以用广泛可得的生物质制造，并且在极少的能量输入下运行，它在偏远社区、紧急救助和分散水系统的大规模生产和部署中具有很强的潜力。”
