Ticari beyaz merinos yün kumaşı, melaninden esinlenen ışık emici bir polimer olan polidopaminle boyandığında üzerine düşen görünür ışığın yüzde 0,5'inden azını yansıtan bir yüzey elde ediliyor. Cornell University'de insan merkezli tasarım profesörü olan Larissa Shepherd ve ekibi, boyanmış yünü aşındırarak cennet kuşu familyasından riflebird kuşunun derin siyah tüylerindeki ışık hapsedici yapıları taklit eden dikenli mikroskobik çıkıntılar oluşturdu. Ekip aynı kumaşı geçen yıl Nature Communications dergisinde "şimdiye kadar yapılmış en koyu kumaş" olarak tanıtmış, şimdi ise onu güneş enerjisiyle çalışan bir su arıtma aracına dönüştürmüş durumda.
Advanced Science dergisinde yayımlanan yeni çalışmada araştırmacılar yatay, tek taraflı dikey ve iki taraflı dikey olmak üzere üç farklı yün yapısı kurdu. Dikenli lifler ışığı hapsederken polidopamin yakın kızılötesi ışığı ısıya çeviriyor; oluşan ısı suyu buharlaştırarak tuz gibi katı safsızlıklardan ayırıyor ve buhar soğuyunca tatlı su veriyor. Simüle güneş ışığı altında en iyi sonucu iki taraflı dikey sistem verdi: saatte metrekare başına 2,43 litre su üretti. Shepherd, bunun çok daha karmaşık üretim gerektiren yüksek performanslı 3B mimarilerin ulaşabildiği verim aralığına denk geldiğini belirtiyor. Üretilen su hem World Health Organization hem de Environment Protection Agency içme suyu standartlarını aşıyor.
Shepherd'a göre 2050'ye kadar dünya kentsel nüfusunun neredeyse yarısı su kıtlığıyla karşı karşıya kalabilir. Geleneksel tuzdan arındırma teknolojileri deniz suyunu içme suyuna dönüştürebilse de Shepherd, bu yöntemleri "en çok ihtiyaç duyan topluluklara ulaşamayacak kadar altyapı yoğun ve enerji yoğun" olarak nitelendiriyor. İyi performans gösteren güneş buharı üretim cihazlarının çoğu da "maliyetli, ölçeklenmesi zor ve ürettikleri suya sızma riski taşıyan karmaşık 3B üretime veya sentetik nanomalzemelere dayanıyor."
Geliştirilen yün malzeme bu sınırlamalara alternatif sunuyor. Shepherd, kumaşın yüzde 100 doğal, basit ve düşük maliyetli olduğunu söylüyor. Malzeme metrekare başına yaklaşık 281 gram geliyor ve 20 × 20 cm'lik bir parçanın malzeme maliyeti yaklaşık 0,62 dolar. Shepherd, "Modellememiz, Yemen'in Mokha kenti gibi güneş zengini bir yerde tek bir metrekarenin yılda yaklaşık 4.700 litre buhar üretebileceğini gösteriyor" diyor ve ekliyor: "Bu durum, şebekeden bağımsız, tekstil tabanlı su arıtmayı savunmasız topluluklar için gerçekçi kılıyor. Geleneksel altyapının ulaşamadığı topluluklar için şebekeden bağımsız bir su kaynağı olarak kullanılabileceğini öngörüyorum."
Araştırmacılar malzemeyi New York eyaletinin Ithaca kentinde parçalı bulutlu bir günde, deniz suyundan üç kat daha tuzlu su üzerinde açık havada test etti ve sistem iyi performans gösterdi. Ekibin bir sonraki hedefi, malzemenin acı yeraltı suyu ve atık su üzerindeki performansını ölçmek.