Medzidisciplinárny tím vedcov z Austrálie a Singapuru dosiahol prelom v vývoji riešenia, ktoré podľa OSN môže vyriešiť jeden z hlavných svetových problémov.
Veľké vedecké objavy často začínajú otázkou. Tentoraz si skupina odborníkov z Austrálie, Číny, Japonska, Singapuru a Indie položila otázku:
Jane Goodall: „To, čo robíte, má význam, a vy sa musíte rozhodnúť, aký význam chcete mať.“ Podporte našu prácu, chráňte planétu.
To bolo východiskovým bodom pre interdisciplinárnu skupinu. Zúčastnili sa jej Centrum pre pokročilý výskum v oblasti uhlíkových technológií a inovácií, špecializujúce sa na čistú energiu, so sídlom v Sydney; tím Team Graphene z Univerzity Nového Južného Walesu v Sydney pod vedením docenta Rakesha Joshiho; a výskumná skupina čínskeho fyzika Kostu Novoselova, laureáta Nobelovej ceny za rok 2010.
Oxid grafenu – kľúč k získavaniu vody zo vzduchu
V tomto objave je grafen kľúčom k úspechu. Od svojho objavenia v roku 2004 vedci skúmajú možnosti jeho využitia v rôznych technologických vývojových projektoch, od batérií až po boj proti chorobám. Mnohí ho považujú za materiál budúcnosti.
Jeho vlastnosti sú mimoriadne revolučné: je pevný ako oceľ, ľahký ako pierko a vedie elektrinu lepšie ako meď. Pre tento výskum však bol použitý oxid grafenu, teda zlúčenina obsahujúca skupiny kyslíka, pretože bolo známe, že je užitočný pre adsorpciu (koncentráciu rozpustenej látky na povrchu pevnej látky alebo okolo častíc koloidu) vody.
Do oxidu boli pridané ióny vápnika, ďalší prvok s dobrou adsorpciou, a „stalo sa niečo magické“. Objav spočíva v tom, že pri tejto kombinácii sa vodíkové väzby medzi vodou a vápnikom ešte viac posilnili.
Čo to znamená? Znamená to, že množstvo vody adsorbované na nanomateriáli je výrazne väčšie ako množstvo, ktoré možno získať v grafenovom oxide a vápniku samostatne. Ako to v vede často býva, „celok je viac ako súčet jeho častí“.
Modelovanie na molekulárnej úrovni bolo vykonané teoreticky a experimentálne na superpočítači v Canberre, ktorý patrí Austrálskej národnej počítačovej infraštruktúre.
Výpočtové práce viedol Amir Karton z University of New South Wales, ktorý vysvetlil význam objavu: „Tieto poznatky teraz pomáhajú vyvíjať ešte dokonalejšie systémy na získavanie vody z atmosféry, čím ponúkajú udržateľné riešenie rastúceho problému dostupnosti pitnej vody v Austrálii a v regiónoch s nedostatkom vody po celom svete.“
Objav však nekončí. Po nájdení správnej formuly boli vykonané vylepšenia konštrukcie. Bol vyrobený grafenový oxid s iónmi vápnika vo forme aerogél, veľmi ľahkého materiálu s vysokou adsorpčnou schopnosťou vďaka mikroporám, ktoré urýchľujú proces.
Revolučný nanomateriál v aerogéle
Výsledkom je, že nanomateriál môže zadržať viac ako trojnásobok svojej hmotnosti vo vode a rýchlejšie ako iné existujúce technológie na výrobu vody z kyslíka. Okrem toho spotrebuje menej elektrickej energie, pretože na získanie vody je potrebné systém zahrievať len na 50 stupňov.
V súčasnosti ide o predbežný objav, ktorý je potrebné ďalej rozvíjať s cieľom rozšíriť technológiu a vyvinúť prototypy na testovanie.
Hoci v období od roku 2015 do roku 2022 podľa OSN vzrástol podiel svetovej populácie s prístupom k bezpečným a zdravým potravinám, odhaduje sa, že do roku 2030 bude stále viac ako 2 miliardy ľudí bez tohto práva. Správa za rok 2024 však tiež uvádza, že to bude „pri súčasnom tempe“.
„Naša technológia nájde uplatnenie v každom regióne, kde je dostatok vlhkosti, ale obmedzený prístup alebo dostupnosť pitnej vody,“ vysvetľuje Dr. Joshi, docent na Univerzite Nového Južného Walesu v Sydney.
Ako to vždy býva s vedeckými úspechmi, budúcnosť ešte uvidíme…
