水で食べ物をハックする

地球上で最も乾燥した場所の一部は、農業用地、住宅の拡張、経済成長を目的とした開発が最も困難な場所でもあります。 だからこそ科学者たちは、人里離れた砂漠地帯の人々が、飲み、調理し、生き残るために必要な作物の栽培に安全なきれいな水を生産できるようにする簡単で低コストの方法を模索しているのです。

大気水採取（AWH）の分野の研究者らは、長年にわたり、朝霧の一滴をつかむことができるナミブサバクハムシの背中の突起など、砂漠に生息する動植物からインスピレーションを得た機械構造に焦点を当ててきた。

しかし、テキサス大学オースティン校の科学者たちは別のアプローチを試みている。 彼らは、タピオカティー、インスタントラーメン、目薬に使われるのと同じ種類の成分を使用して、水を捕捉して放出するハイドロゲルをテストしています。

ハイドロゲルがどのように機能するかを確認するには、以下のアクティビティを試してください。 それを使っておいしい野菜を育て、レシピに加えて楽しいデザートを作りましょう。

ヒドロゲルはポリマー (長い分子鎖) の一種で、大量の水を保持できますが、溶解しません。 それらは親水性です。つまり、水分子を引き寄せます。水分子が引き寄せられると、元のサイズの何倍にも膨潤する可能性があります。 水をはじく疎水性ポリマーもあります。

テキサス大学オースティン校の科学者たちは、次の 2 つの主要な物質から新しいヒドロゲル素材を作成しました。

これらの物質を組み合わせることで、科学者たちは電気を必要としない水凝縮器を構築しました。 夜の涼しい時には水蒸気を取り込み、暖かい日中には液体の水が染み出します。 現在、世界人口の 3 分の 2 が水不足の影響を感じているため、このような簡単な水採取資材は、真水を見つけるという増大する問題の解決策の一部となる可能性があります。

これら 2 つのアクティビティでは、親水性ゲルが水を吸収したときに実際にどのくらい大きくなるのか、また水を放出したときに何が起こるのかをテストします。 次に、ハイドロゲルに蓄えられた水を使用して新しい植物を育てます。

安全性と清掃に関する注意事項:

ヒドロゲルの実験は、ゲルビーズが水に加えられたときにどのくらい膨張するか、また水を放出して再び収縮するまでにどのくらいの時間がかかるかをテストすることから始めます。

このアクティビティに取り組むときは、次の質問について検討してください。

計量カップまたは容器に所定量のビーズを加えます。 次に、水を容器を満たすまで加えます。 クレジット: キャシー・セセリ

ビーズが水を吸収するまで待ちます。 クレジット: キャシー・セセリ

すべての水を吸収した後、ビーズがどれだけ膨張したかを測定します。 クレジット: キャシー・セセリ

広げたビーズを容器に入れ、ビーズの高さに線で印を付けます。 容器に日付を書きます。 クレジット: キャシー・セセリ

ビーズを乾燥させて水を放出します。 ビーズが元のサイズに戻るまでにかかる日数を確認します。 クレジット: キャシー・セセリ

このアクティビティでは、アクティビティ 1 で水和したビーズ (水を加えたビーズ) を使用して、ラッキョウの残りの白い球根の部分や葉っぱの上部など、食用の野菜を生産する再成長野菜スクラップ用の容器を充填します。ニンジンの。 ビーズは水を保持し、新しい根の成長を助けます。

このアクティビティに取り組むときは、次の質問について検討してください。

容器の底に穴を開けます。 水和ビーズを追加します。 選択した植物を根元側を下にしてビーズに置きます。 クレジット: キャシー・セセリ

植物の入った容器を防水トレイに置きます。 クレジット: キャシー・セセリ

植物に日光を与えて成長させましょう。 追加の水を追加する必要がある場合があります。 クレジット: キャシー・セセリ

このアクティビティに使用するセルロースの種類は、熱可逆性です。 ハイドロゲルを加熱して膨潤させ、室温まで冷えるにつれて水がにじみ出てくるのを観察します。 アイスクリームベースに加えて、熱いうちは形を保ち、冷めると溶け始めるデザートを作りましょう。

ここでのレシピでは、122～131°F (50～55°C) でしっかりとしたゲルを形成するメチルセルロースの一種である Methocel A4C を使用します。 他の種類のメチルセルロースでは、異なる調理時間や異なる濃度が必要になる場合があります。 アイスクリーム中のハイドロゲルの量をより細かく制御したい場合は、スケールを使用してください。