Biochar-гідрогель гібрид підвищує ефективність сонячного опріснення до нових рівнів
Біочар та полійновмісні гідрогелі: новий крок до чистої води
У світлі останніх досліджень, проблема нестачі прісної води набуває все більшої гостроти. Велика частина води на Землі залишається заблокованою в океанах і солоних водах. Саме тому, розробка більш ефективних методів опріснення є надзвичайно важливим напрямком досліджень.
Біочар у гідрогелях: нові можливості для опріснення
Останнє дослідження, опубліковане у журналі Biochar, показує, що інтеграція біочару в матрицю полійновмісних гідрогелів може значно підвищити ефективність сонячних систем випаровування води. Цей підхід пропонує практичний шлях до зниження енерговитрат на опріснення та очищення води. Розроблений матеріал показав вражаючу швидкість випаровування 3,57 кг на квадратний метр на годину під стандартним освітленням.
“Завдяки введенню біочару в мережу гідрогелю, ми змогли одночасно покращити поглинання світла, транспортування води та енергоефективність,” — заявив головний автор дослідження. Синергія цих багатофункціональних властивостей є ключем до високої продуктивності сонячного випаровування.
Як працює новий матеріал?
Біочар — це вуглецевий матеріал, отриманий шляхом піролізу біомаси, такої як сільськогосподарські відходи. Ця пориста архітектура з відмінними світлопоглинальними властивостями перетворює прозорий гідрогель у темний композит, здатний поглинати сонячне світло в широкому спектральному діапазоні. Вимірювання показали, що гідрогель поглинав світло понад 95% у широкому діапазоні довжин хвиль.
Окрім фототермічних та структурних ефектів, було виявлено мікроскопічну зміну пористості, яка підвищує капілярний рух води в матеріалі, що забезпечує безперервну подачу води на поверхню випаровування. Це обмежує тепловтрати у звичайних системах.
Біочар також взаємодіє на молекулярному рівні, знижуючи енергетичні витрати на випаровування за допомогою взаємодії з водневими зв’язками гідрогелю. Це призводить до зменшення енергії ентальпії випаровування до 877.79 джоулів на грам, що значно нижче, ніж у системах, які покладаються лише на фототермічні ефекти.
Стійкість та економічність
Окрім технологічних переваг, біочар володіє і екологічними. Він може бути отриманий з агрорештоків, що робить його економічно ефективним і відповідає принципам циркулярної економіки. Масове виробництво з сільськогосподарських відходів може зменшити вартість матері
