Sjećam se jedne lijepe knjige iz moga djetinjstva koja se zvala „Iz svakog džepa ponešto“, a u jednom „džepu“ nalazila se zanimljivost s vrha neke planine u Africi (ili možda u Južnoj Americi?).  Na vrhu planine nema vode, nema ni potoka ni izvora, a kiša rijetko dolazi. No ima mnogo magle jer vjetrovi tjeraju vlažni morski zrak preko planinskih vrhunaca da bi potom ta magla, ti oblaci kišom napajali padine i ravnice ispod planine. Silna voda prolazi zrakom, treba je samo pokupiti – ali kako?

Lako. Ljudi na visokoj planini razapinju plahte, a kad one upiju maglu i dobro se ovlaže, treba ih samo ižmikati. Mnogo posla za malo vode, ali sila boga ne moli: bez vode se ne može živjeti, pa je svaka kap H₂O od zlata vrednija.

Kažu da će u budućnosti voda biti dragocjeniji resurs od nafte, ako to već danas nije, jer jasno je da se nafta može mnogo čime zamijeniti (obnovljivim izvorima energije posebice), a voda ne može baš ni s čime. Predviđa se da će se za trideset godina polovica čovječanstva suočiti s nestašicom vode, pa kad je tako onda već danas moramo misliti kako da dobijemo vodu na nove načine, dakle bez uzimanja iz nadzemnih i podzemnih tokova.

I evo jednog takvog, novog načina – stare tehnologije u novom ruhu. Riječ je o znanstvenom radu kineskih znanstvenika „Bio-inspired core-shell structural aerogel with programmable water release capacity for efficient solar thermoelectricity-freshwater cogeneration“ objaljenom u ovomjesečnom broju časopsa Matter. Naslov je dug, ali – mora se priznati – sasvim odgovara sadržaju. Jer je u njemu, u naslovu sve rečeno.

Metoda je inspirirana biologijom (bio-inspired) jer se povodi za anatomijom lista. List naime ima dva dijela, vanjski sloj (kutikulu) koji sprječava isparavanje vode, i unutrašnji, vlažni sloja (stromu). Na listu, točnije na kutikuli, postoje sićušni kanalići, pore, koji omogućuju protok plinova, a kod nekih biljaka (kserofita) i vode iz zraka u unutrašnjost lista.

Sve je jednako, a opet različito. Unutrašnjost „umjetnog lista“ kineskih znanstvenika čini hidrofilna jezgra (hydrophylic core) od isprepletenih nanometarski debelih celuoznih vlakana (cellulose nanofiber aerogel, CNF), dakle neka vrsta fine spužve, kojoj su dodane higroskopne čestice litijeva klorida, LiCl. Tako dobivena hidrofilna jezgra, LiCl@NCF, je potom zaštićena hidrofobnom ljuskom (shell) CNF i silikona PDMS (polidimetilsiloksan) kojemu su, da bi bolje upijao Sunčevo zračenje, primiješane nanočestice ugljika (carbon black, CB). Tako nastaje struktura koja se označava kao Core-Shell@CNF.

Nanotehnološka spužva kineskih znanstvenika dobro drži vodu jer ima pore od 750 nm, što je mnogo više od promjera molekula vode (oko 0,4 nm), no opet premalo da bi na njima mogle nastajati kapljice vode. To znači da voda iz hidrofilnog sloja (LiCl@NCF) može izlaziti samo isparavanjem.

Sposobnost upijanja vode ove nanospužve, do koje dolazi prije svega zbog dodanog litijeva klorida, je impozantna: 1,16 grama po gramu – što znači da može upiti 16 % više vode od svoje težine. No to se događa samo pri izlaganju jako vlažnom zraku (90 % relativne vlažnosti). Ako je zrak suši, sposobnost upijanja je, razumije se, manja: 0,68 g/g (60 % relativne vlažnosti) i 0,48 g/g (30 % relativne vlažnosti). No kako iz te „spužve“ iscijediti vodu?

Odgovor je jednostavan: treba je samo staviti na sunce te potom kondenzirati isparenu vodu. U zraku visoke relativne vlažnosti (90 %) kvadratni metar Core-Shell@CNF može dati 3,86 kg vode na dan. Ali ne samo vode!

Kada se stavi na sunce Core-Shell@CNF se zagrijava na 80 ^oC, pa se između njega i hladne podloge može postići razlika temperature od 60 ^oC. Ako se između njih stave poluvodički elementi, može se zahvaljujući Seebeckovom učinku, generirati električna struja. Tako se, istina, ne može dobiti mnogo električne energije (15 W/m² u realnim uvjetima), no energija je samo nusprodukt pri proizvodnji vode. Primjena? Teško da bi se tim uređajem mogle podmiriti potrebe za vodom jednoga grada (200 litara po stanovniku dnevno), ali bi dobro došao nekome tko živi na pustom i osamljenom mjestu – poput Afrikanaca na početku članka.

Nenad Raos je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Autor je i koautor stotinjak znanstvenih i stručnih radova iz područja bioanorganske i teorijske kemije, molekularnog modeliranja te povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Sada piše za Čovjek i svemir, mrežne stranice Panopticum,  te – naravno - Bug online. Sedam je godina bio glavni i tehnički urednik časopisa Priroda. Koautor je dva sveučilišna udžbenika i autor 15 znanstveno-popularnih knjiga. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.