Pazartesi, Şubat 26, 2024
Ana Sayfa Bilim Bu tuzlu jel çöl havasından su toplayabilir

Bu tuzlu jel çöl havasından su toplayabilir

MIT mühendisleri tarafınca geliştirilen yeni bir araç-gereç “üstün dereceli kıran” buğu emilimi
sergiliyor. MIT mühendisleri, çöl benzeri koşullarda bile havadaki üstün dereceli oranda nemi emebilen süper emici bir araç-gereç sentezledi.

Araç-gereç su buharını emdikçe, daha çok neme yer açmak için şişebiliyor. Yüzde 30 bağıl
neme haiz oldukca kuru koşullarda bile araç-gereç, havadaki buharı çekebilir ve nemi
sızdırmadan tutabilir. Su sonrasında ısıtılıp yoğunlaştırılabilir ve ultra saf su olarak
toplanabilir.

Saydam, kauçuksu araç-gereç, tek kullanımlık çocuk bezlerinde de kullanılan organik emici bir
araç-gereç olan hidrojelden yapılmıştır. Ekip, hidrojelin emiciliğini, kuvvetli bir kurutucu olduğu
malum bir tuz türü olan lityum klorür ile aşılayarak artırdı.
Araştırmacılar, hidrojeli önceki çalışmalarda mümkün olandan daha çok tuzla
aşılayabildiklerini keşfettiler. Netice olarak, tuz yüklü jelin, öteki araç-gereç tasarımlarını
sınırlayan oldukca kuru koşullar da dahil olmak suretiyle, bir takım rutubet seviyesi süresince benzeri
görülmemiş oranda nemi emdiğini ve tuttuğunu gözlemlediler.
Süratli ve büyük ölçekte üretilebilirse, süper emici jel, bilhassa malzemenin devamlı olarak
buharı emebileceği ve sonrasında içme suyuna yoğunlaştırılabileceği çöl ve kuraklığa
eğilimli bölgelerde eylemsiz bir su toplayıcı olarak kullanılabilir. Araştırmacılar ek olarak
malzemenin enerji tasarrufu elde eden, rutubet giderici bir unsur olarak klima ünitelerine
takılabileceğini de öngörüyor.
Makine mühendisliği yüksek lisans talebesi ve MIT Aygıt Araştırma Laboratuvarı üyesi
Carlos Díaz-Marin, “Çoğunlukla malzemenin temel özelliklerine odaklandığımız için
uygulamadan bağımsız davrandık” diyor. “Fakat şimdi iklimlendirmenin iyi mi daha verimli
hale getirilebileceği ve suyun iyi mi hasat edilebileceği şeklinde oldukca değişik sorunları araştırıyoruz.
Bu araç-gereç, düşük maliyeti ve yüksek performansı sebebiyle oldukca fazla potansiyele haiz.”
Díaz-Marin ve meslektaşları elde ettikleri neticeleri bugün Advanced Materials dergisinde
gösterilen bir makalede yayınladılar. Çalışmanın MIT’deki ortak yazarları Gustav Graeber,
Leon Gaugler, Yang Zhong, Bachir El Fil, Xinyue Liu ve Evelyn Wang.

“Her iki dünyanın da en iyisi”
MIT’nin Aygıt Araştırma Laboratuarında araştırmacılar, dünyanın enerji ve su sorunlarını
çözmek için yeni malzemeler tasarlıyor. Havadan su toplanmasına destek olabilecek
malzemeler arayan ekip, çoğunlukla sudan ve birazcık çapraz bağlı polimerden meydana getirilen ıslak,
esnek jeller olan hidrojellere odaklandı. Hidrojeller senelerdir çocuk bezlerinde emici araç-gereç
olarak kullanılmaktadır bundan dolayı malzemeyle temas ettiğinde şişebilir ve büyük oranda suyu
emebilirler.

“Bizim sorumuz, bunun havadaki buharı emmek için de aynı şekilde çalışmasını iyi mi
sağlayabileceğimizdi?” diyor Díaz-Marin.
O ve meslektaşları literatürü araştırdılar ve başkalarının hidrojelleri çeşitli tuzlarla
karıştırmayı denediklerini gördüler. Buzları eritmek için kullanılan kaya tuzu şeklinde bazı tuzlar,
su buharı da dahil olmak suretiyle nemi emmede oldukca etkilidir. Bunlar içinde en iyisi, kendi
hacminin 10 katından fazla rutubet emebilen bir tuz olan lityum klorürdür. Kendi başına bir
yığın halinde bırakıldığında, lityum klorür havadaki buharı çekebilir, sadece rutubet yalnızca
tuzun çevresinde toplanır ve emilen suyu tutmanın hiçbir yolu yoktur.
Bundan dolayı araştırmacılar tuzu hidrojele aşılayarak hem nemi tutabilen hem de daha çok
su barındırmak için şişebilen bir araç-gereç üretmeyi denediler.
Şu anda Berlin’deki Humboldt Üniversitesi’nde baş araştırmacı olan Graeber, “Bu her iki
dünyanın da en iyisi” diyor. “Hidrojel oldukca fazla su depolayabilir ve tuz oldukca fazla buharı
yakalayabilir. Bu yüzden ikisini birleştirmek istemeniz oldukca organik.”
Yüklenme süresi
Sadece MIT ekibi, diğerlerinin jellerine yükleyebilecekleri tuz miktarında bir sınıra ulaştıklarını
buldu. Bugüne dek en iyi performans gösteren örnekler, bir gram polimer başına 4 ila 6
gram tuz eklenen hidrojellerdi. Bu örnekler, yüzde 30 bağıl rutubet oranına haiz kuru
koşullarda gram araç-gereç başına ortalama 1,5 gram buğu emdi.
Bir çok çalışmada, araştırmacılar daha ilkin hidrojelleri tuzlu suda bekleterek ve tuzun jellere
aşılanmasını bekleyerek örnekleri sentezlemişlerdi. Bir çok gözlem 24 ila 48 saat sonrasında sona
erdi, bundan dolayı araştırmacılar sürecin oldukca yavaş bulunduğunu ve jellerde oldukca fazla tuz
bulunmadığını keşfettiler. Elde edilmiş malzemenin su buharını emme kabiliyetini kontrol
ettiklerinde, ilk etapta nemi emmek için oldukca azca tuz içerdiklerinden, örnekler oldukca azca ıslandı.
Araç-gereç sentezinin günlerce, hatta haftalarca devam etmesine izin verilseydi ne olurdu?
Kafi vakit verilirse bir hidrojel daha da fazla tuz emebilir mi? MIT ekibi yanıt bulmak için
poliakrilamid (yaygın bir hidrojel) ve lityum klorür (süper emici bir tuz) ile deneyler
gerçekleştirmiş oldu. Standart karıştırma yöntemleriyle hidrojel tüpleri sentezledikten sonrasında,
araştırmacılar tüpleri ince diskler halinde dilimledi ve her diski değişik bir tuz konsantrasyonuna
haiz bir lityum klorür çözeltisine bıraktı. Diskleri her gün çözeltiden çıkararak tarttılar ve
jellere karışan tuz miktarını belirledikten sonrasında çözeltilerine geri koydular.
Sonunda, hakkaten de daha çok vakit verildiğinde hidrojellerin daha çok tuz aldığını
gördüler. Tuzlu çözeltide 30 gün bekletildikten sonrasında hidrojeller, bundan önceki üstün dereceli olan gram
polimer başına 6 gram tuza karşılık 24 gram tuzu bünyelerine aldılar.
Ekip sonrasında tuz yüklü jellerin çeşitli örneklerini çeşitli rutubet koşullarında emilim
testlerinden geçirdi. Örneklerin tüm rutubet seviyelerinde sızıntı olmadan şişebildiğini ve daha
fazla rutubet emebildiğini gördüler. En önemlisi, ekip, yüzde 30 bağıl rutubet oranına haiz oldukca
kuru koşullarda, jellerin gram araç-gereç başına “üstün dereceli kıran” 1,79 gram su yakaladığını
bildirdi.

Şimdi malzemenin süper emici özelliklerini hızlandırmanın yollarını arayan Díaz-Marin,
“Gece süresince herhangi bir çöl bu kadar düşük bağıl neme haiz olacaktır, bu yüzden bu
araç-gereç çölde su üretebilir” diyor.
Graeber, “Büyük ve beklenmedik sürpriz, bu kadar kolay bir yaklaşımla, bugüne dek
bildirilen en yüksek buğu alımını elde edebilmiş olmamızdı” diyor. “Şimdi aslolan odak noktamız
kinetik ve malzemenin ne kadar süratli su almasını sağlayabileceğimiz olacak. Bu, bu
malzemeyi oldukca süratli bir halde döngüye sokmanıza olanak tanıyacak, böylece günde bir kez
su geri kazanmak yerine, günde bir ihtimal 24 kez su toplayabilirsiniz.”

BENZER KONULAR

X-Işını Astronomisinde Paradigma Değişimi

- Advertisement - 9 Ocak 2024’te fırlatılan Einstein Sondası, ESA ve MPE’nin katkılarıyla Çin Bilimler Akademisi liderliğindeki bir ortak girişimdir. Amacı, kozmik olaylardan kaynaklanan X-ışını...

Gücün Sınırlarına Meydan Okuyan Lazer Yapımı Metaller

- Advertisement - Lazer bazlı katmanlı üretim yoluyla üretilen yenilikçi yüksek entropili alaşımlar, endüstriyel uygulamalar için benzeri görülmemiş bir güç ve esneklik sunar. Gelişmiş tekniklerle...

Yüksek Verimli Güneş Pillerinin Sırlarını Ortaya Çıkarıyoruz

- Advertisement - Yapay zeka yöntemlerinin yardımıyla araştırmacılar, yüksek verimli perovskit güneş pillerinin üretim süreçlerini iyileştirmeye çalışıyor.  Yapay zeka teknikleri, bilim adamlarına yüksek verimli güneş pilleri...
- Advertisment -

Son Eklenenler

X-Işını Astronomisinde Paradigma Değişimi

- Advertisement - 9 Ocak 2024’te fırlatılan Einstein Sondası, ESA ve MPE’nin katkılarıyla Çin Bilimler Akademisi liderliğindeki bir ortak girişimdir. Amacı, kozmik olaylardan kaynaklanan X-ışını...

Gücün Sınırlarına Meydan Okuyan Lazer Yapımı Metaller

- Advertisement - Lazer bazlı katmanlı üretim yoluyla üretilen yenilikçi yüksek entropili alaşımlar, endüstriyel uygulamalar için benzeri görülmemiş bir güç ve esneklik sunar. Gelişmiş tekniklerle...

Hücresel atık yönetimi ve yaşlanmada otofaji genlerinin yeni rolleri

Yaşla birlikte azalan otofaji, araştırmacıların daha önce şüphelendiğinden daha fazla gizemi barındırıyor olabilir. Buck Enstitüsü, Sanford Burnham Prebys ve Rutgers Üniversitesi'nden bilim adamlarının, yanlış...

Antibiyotik Direnci Araştırmalarında Oyunun Kurallarını Değiştirecek Bir Şey

Antibiyotiğe dirençli bakterilerle mücadeledeki potansiyeli nedeniyle incelenen bir bakteriyofaj olan φX174, alternatif antibiyotiklerin geliştirilmesine yönelik yeni bilgiler sunuyor. yaşında COVID-19kelime "virüs” bulaşma, hastalık ve hatta...