生体廃棄物を利用して飲料水を生成する新技術 (From Scraps to Sips: Everyday Biomass Produces Drinking Water from Thin Air)

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2025-02-24 テキサス大学オースチン校 (UT Austin)

生体廃棄物を利用して飲料水を生成する新技術 (From Scraps to Sips: Everyday Biomass Produces Drinking Water from Thin Air)

テキサス大学オースティン校の研究者たちは、廃棄された食品くずや木の枝、貝殻などの天然素材を利用して、大気中から飲料水を抽出する新しいシステムを開発しました。 この「分子機能化バイオマスハイドロゲル」システムは、さまざまな天然素材を吸着剤に変換し、これらを穏やかな加熱と組み合わせることで、乾燥した条件下でも大気中から飲料水を収集できます。フィールドテストでは、1キログラムの吸着剤で1日あたり14.19リットル(約3.75ガロン)の清潔な水を生成することに成功しました。この技術は、持続可能な水の収集に新たな道を開き、家庭や小規模コミュニティ向けの実用的な水収集システムの実現に向けた大きな一歩となると期待されています。

​<関連情報>

持続可能な大気中水分貯留のための分子機能化バイオマスハイドロゲル Molecularly Functionalized Biomass Hydrogels for Sustainable Atmospheric Water Harvesting

Weixin Guan, Yaxuan Zhao, Chuxin Lei, Yuyang Wang, Kai Wu, Guihua Yu
Advanced Materials  Published: 13 February 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/adma.202420319

Abstract

Atmospheric water harvesting (AWH) offers a promising pathway to alleviate global water scarcity, highlighting the need for environmentally responsible sorbent materials. In this context, this research introduces a universal strategy for transforming natural polysaccharides into effective hydrogel sorbents, demonstrated with cellulose, starch, and chitosan. The methodology unites alkylation to graft thermoresponsive groups, thereby enhancing water processability and enabling energy-efficient water release at lower temperatures, with the integration of zwitterionic groups to ensure stable and effective water sorption. The molecularly functionalized cellulose hydrogel, exemplifying our approach, shows favorable water uptake of 0.86–1.32 g g−1 at 15–30% relative humidity (RH), along with efficient desorption, releasing 95% of captured water at 60 °C. Outdoor tests highlight the water production rate of up to 14.19 kg kg−1 day−1 by electrical heating. The proposed molecular engineering methodology, which expands the range of raw materials by leveraging abundant biomass feedstock, has the potential to advance sorbent production and scalable AWH technologies, contributing to sustainable solutions.

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