Гидрогелевые панели MIT: как «пузырчатая плёнка» добывает воду из воздуха даже в Долине Смерти

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали высокотехнологичный аналог пузырчатой плёнки, способный добывать питьевую воду прямо из воздуха — даже в Долине Смерти, самом засушливом регионе Северной Америки.

Эта новая система, описанная в исследовании, опубликованном 11 июня в журнале Nature Water, может стать прорывом в обеспечении людей безопасной питьевой водой по всему миру. Устройство работает в любом месте, где в воздухе есть водяной пар, и не требует электричества.

Как это работает?

Устройство состоит из гидрогеля (материала, активно впитывающего влагу), зажатого между двумя слоями стекла — подобно оконному стеклопакету.

• Ночью гидрогель поглощает водяной пар из атмосферы.

• Днём специальное покрытие охлаждает стекло, заставляя пар конденсироваться в капли воды.

• Жидкость стекает по стеклу и собирается в систему трубок.

Ключевая особенность — форма гидрогеля: он выполнен в виде куполов, напоминающих пузырьки упаковочной плёнки. При впитывании влаги купола расширяются, увеличивая площадь поверхности и, следовательно, количество собираемой воды.

Испытания в экстремальных условиях

Учёные протестировали устройство в Долине Смерти (Калифорния и Невада) — самом жарком и засушливом месте Северной Америки.

• В таких условиях система производила от 57 до 161 мл воды в день (примерно четверть – две трети стакана).

• В более влажном климате эффективность будет значительно выше.

Решение проблемы качества воды

Ранние версии подобных устройств страдали от проблемы вымывания солей лития (их добавляют в гидрогель для усиления абсорбции), что делало воду непригодной для питья без дополнительной очистки.

В новой конструкции эту проблему решили с помощью глицерина, который стабилизирует соли и снижает их концентрацию в воде до менее 0,06 ppm (предельно допустимый уровень по стандартам США).

Перспективы применения

Одна панель размером 1×2 метра не обеспечит потребности целого дома, но несколько таких устройств, установленных вертикально, могут стать доступным решением для регионов с дефицитом питьевой воды.

• 8 панелей смогут покрыть базовые потребности семьи.

• По расчётам, система окупится менее чем за месяц (по сравнению с покупкой бутилированной воды в США) и прослужит минимум год.

«Можно представить целые массивы таких панелей — они компактны и эффективны», — говорит Сюаньхэ Чжао, соавтор исследования и профессор MIT.

Команда планирует испытать технологию в других засушливых регионах, чтобы оптимизировать её для разных климатических условий.

Этот проект — важный шаг к устойчивому водоснабжению, особенно в странах, где доступ к чистой воде остаётся роскошью.

Технология MIT — не единственная в этой области, но её простота и автономность выделяют её на фоне других решений. Например, аналогичные системы на основе оптических материалов или металл-органических каркасов (MOF) пока требуют дорогих компонентов или сложного обслуживания.

Если гидрогелевые панели удастся удешевить, они могут появиться не только в пустынях, но и в мегаполисах, помогая бороться с последствиями засух и изменений климата.

Пока же устройство доказывает: даже в самых суровых условиях наука может найти воду там, где её, казалось бы, нет.