Kasserade plastförpackningar, gamla CD-skivor och till och med LEGO-klossar kan omvandlas till material som absorberar betydande mängder atmosfärisk fukt. Materialkemisterna Anastasiia Naryshkina, Paul Schweng och Robert Woodward från universitetet i Wien har omvandlat olika typer av plastavfall till vattenattraherande polymernätverk. Dessa absorberar vatten, även i torra klimat, och släpper ut det igen när det värms upp måttligt, till exempel av solljus. Studien, som publicerades i tidskriften Chem Circularity, erbjuder ett sätt att ge plastavfall ett andra liv som adsorbent för att skörda atmosfäriskt vatten.
Plastavfall och vattenbrist utgör båda stora miljöproblem. Atmosfärisk vattenuppsamling fångar upp vattenånga direkt från luften för kontrollerad utsläpp och lagring. Det erbjuder lovande möjligheter som en decentraliserad eller off-grid, ytterligare vattenkälla. Ett lämpligt adsorbent för vattenuppsamling måste attrahera fukt, kunna lagra stora mängder av den och motstå upprepade absorptions- och utsläppscykler. Det wienska teamet undersökte om kasserad plast skulle kunna fungera som utgångsmaterial för dessa molekylära svampar.
Vissa plaster består av aromatiska polymerer vars molekylära strukturer innehåller ringar med sex kolatomer. Dessa ringar fungerar som lämpliga punkter för polymerkedjorna att länka samman och bilda ett poröst nätverk med små mellanrum. Efterföljande behandling med svavelsyra introducerar sulfonsyragrupper, som attraherar vatten även från relativt torr luft. Forskarna lyckades producera sådana vattenattraherande molekylära svampar från olika polystyrenförpackningsmaterial, gamla polykarbonat-CD-skivor och LEGO-klossar gjorda av akrylnitrilbutadienstyren som utgångsmaterial. De behandlade också framgångsrikt en utvald blandning av plastavfall, vilket visar processens mångsidighet med avseende på de använda utgångsmaterialen.
En svamp gjord av vanlig polystyren, materialet som används till engångsbestick och CD-fodral, kan absorbera nästan 60 procent av sin egen vikt i vatten från fuktig luft och till och med 20 procent under torra, ökenliknande förhållanden. Vattnet kan sedan frigöras och samlas upp med hjälp av milda värmekällor som solljus, varvid adsorptions- och desorptionsprocesserna till stor del sker inom en timme. Svamparna är mycket hållbara och kan därför återanvändas för vattenuppsamling. Blandade plastråvaror är också lämpliga för att producera dessa vattenuppsamlingsmaterial, som lagrar vatten även under torra förhållanden och frigör det igen när det värms upp något, vilket möjliggör en vattenförsörjning utanför elnätet. Experiment med vattenuppsamling och -frisättning har visat att upprepad användning är möjlig; detaljerade tester pågår dock fortfarande.
Detta arbete etablerar en process för att omvandla olika aromatiska plastavfallsmaterial till effektiva material för vattenuppsamling från luften, inklusive blandade plastråvaror. Ytterligare undersökningar för att bedöma svamparnas långsiktiga prestanda och övergripande resursbehov pågår.
Ursprungliga publicering:
