塩で強化されたおむつ技術が空気から水を引き出す方法

使い捨ておむつによく使われるゴム状のハイドロゲルは、塩を加えると空気中の水分を記録的な量吸収することが実証されています。さらに、集められた水分は加熱、凝縮され、「超純水」として集められます。

ハイドロゲル（主に水と架橋ポリマーで構成された素材）は、膨張してより多くの液体を保持する能力があるため、おむつの吸収力に優れた成分として長い間利用されてきました。一方、特定の塩は特に強力な乾燥剤（周囲の空気から水分を吸収する素材）として知られています。たとえば、塩化リチウムは、自身の質量の10倍を超える水分を吸収できます。最近Advanced Materialsの論文で詳述されているように、MIT デバイス研究ラボのチームは「両方の長所」を組み合わせて、砂漠環境と同じくらい乾燥した周囲の空気から直接水分を吸収できる合成強化ハイドロゲルを作成しました。

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「ハイドロゲルは大量の水を蓄えることができ、塩は大量の蒸気を捕らえることができます。ですから、この2つを組み合わせたいというのは直感的にわかります」と、論文の共著者の1人で、現在はベルリンのフンボルト大学の主任研究員を務めるグスタフ・グレーバー氏は言う。

研究者によると、これまでの研究では、ハイドロゲルに塩水を注入したのはわずか 1 ～ 2 日間で、ほとんど成果は得られなかった。しかし、MIT のチームは、独自のポリアクリルアミド ハイドロゲルを塩化リチウム溶液に 30 日間放置することで、ポリマー 1 グラムあたり 24 グラムの塩の摂取を記録した。参考までに、これまでの記録はポリマー 1 グラムあたりわずか 6 グラムの塩だった。

さまざまな湿度条件において、チームの強化されたハイドロゲルは膨潤し、漏れることなく大量の空気中の水分を吸収することができました。「最も注目すべき点は、相対湿度 30 パーセントの非常に乾燥した条件で、ゲルは材料 1 グラムあたり 1.79 グラムという「記録破りの」水分を吸収したことです」と MIT は報告しています。

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「夜間の砂漠は相対湿度が低いので、この素材で砂漠で水を生成することは可能だ」と、機械工学の大学院生で論文共著者のカルロス・ディアス・マリン氏は説明する。今後、チームはスーパーハイドロゲルの吸収プロセスを高速化し、浄化された水を1日1回ではなく「1日24回」採取できるようにしたいとしている。そこから生産速度と拡張性が進歩すれば、このゲルを世界で最も乾燥し、干ばつが発生しやすい地域でも受動的な水採取剤として活用できるようになる日が来るかもしれない。