Синтетическое дерево будет качать воду в пустыне

Американским учёным впервые удалось создать синтетический ствол, способный передавать жидкость за счёт разности давлений – подобно настоящим деревьям. Новая технология может способствовать появлению искусственных растений и систем извлечения влаги из засушливых почв.

Вода из окружающего пространства попадает во множество искусственных капилляров толщиной около 100 микрометров. Площадь поверхности "среза" – около полутора сантиметров (фото Tobias Wheeler).

Напомним, что деревья самостоятельно поднимают воду без помощи насосных механизмов и генераторов, причём на весьма значительные высоты. Взять, к примеру, Гиперион: рост этой гигантской секвойи составляет 115,5 метра!

Подъём обеспечивается специальной системой проводящих тканей – ксилемой, по которой влага и поступает от корней к листьям.

Хотя капиллярный механизм переноса веществ известен уже давно, попытки его воспроизвести в лабораторных условиях до сих пор были безуспешны.

Дело в том, что подобрать соответствующие параметры сосудов и мембран, а также найти для этого походящий материал – весьма непросто. Если искусственные каналы чуть тоньше необходимого, они могут не выдержать перепада давлений или забиться пузырьками воздуха, например.

Эбрахам Струк (Abraham Stroock) и Тобиас Уилер (Tobias Wheeler) из университета Корнелла (Cornell University) решили попробовать в качестве основы для синтетической ксилемы полигидроксиэтилметакрилат (PHEMA), полимер, который в воде ведёт себя подобно гелю. Он, кстати говоря, используется при производстве контактных линз.

Результаты этого эксперимента представлены в журнале Nature.

Оказалось, что в капиллярной системе на основе PHEMA может длительное время поддерживаться так называемое корневое давление, которое и поднимает воду вверх по гелиевым каналам, причём на входе жидкость может поступать в виде пара.

"Способности улавливать пар нет даже у настоящих деревьев", — подчёркивает Мишель Холбрук (Michele Holbrook) из Гарварда, ранее сотрудничавшая с группой из университета Корнелла. А её коллега Дэвид Вайтц (David Weitz) полагает, что использование геля позволит в будущем создать более совершенные искусственные растения.

Авторы новой технологии, в свою очередь, рассчитывают, что она может быть использована в засушливых местностях – для извлечения чистой воды из почв.

Комментарии: