Ilmuwan dari seluruh dunia telah menciptakan material baru yang kuat yang dapat menarik air minum bersih langsung dari udara—dan material ini sangat ringan, hampir tidak berbobot.

Terobosan ini dapat menjadi pengubah permainan bagi 2,2 miliar orang di seluruh dunia yang tidak memiliki akses yang andal ke air bersih.

Dipimpin oleh Associate Professor Rakesh Joshi dari University of New South Wales (UNSW) dan pemenang Hadiah Nobel Profesor Sir Kostya Novoselov dari National University of Singapore, penelitian ini merupakan bagian dari kolaborasi global yang mencakup para ahli dari Australia, Cina, Jepang, India, dan Singapura.

Studi mereka baru-baru ini dipublikasikan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences.

Material baru ini didasarkan pada oksida grafena—lembaran karbon super tipis yang dicampur dengan oksigen—yang sudah memiliki kemampuan untuk menarik air.

Namun, para peneliti menemukan sesuatu yang luar biasa ketika mereka menambahkan ion kalsium (atom kalsium bermuatan) ke dalam struktur grafena.

Baik kalsium maupun oksida grafena sendiri dapat menyerap air, tetapi bersama-sama, keduanya menciptakan sesuatu yang jauh lebih kuat.

Kombinasi tersebut membentuk ikatan hidrogen yang lebih kuat dari yang diperkirakan dengan molekul air, yang memungkinkan material tersebut menahan air lebih dari tiga kali beratnya.

Itu bukan sekadar efek aditif—itu adalah sesuatu yang jauh lebih besar, seperti 1 tambah 1 sama dengan 3 atau lebih.

Rahasianya terletak pada bagaimana kalsium berikatan dengan oksigen dalam grafena.

Ikatan ini menciptakan struktur kimia unik yang membuat air menempel lebih erat pada material, meningkatkan kemampuannya untuk menarik uap air dari udara.

Untuk membuat material tersebut lebih baik lagi, tim tersebut membentuknya menjadi aerogel—salah satu zat padat paling ringan yang diketahui.

Aerogel diisi dengan pori-pori kecil yang menciptakan area permukaan yang sangat luas, yang memungkinkannya menyerap air jauh lebih cepat daripada oksida grafena biasa.

Bagian terbaiknya? Melepaskan air yang terkumpul tidak membutuhkan banyak energi.

Proses pemanasan sederhana pada suhu 50°C saja sudah cukup untuk melepaskan air dari material, sehingga membuatnya praktis dan hemat energi.

Para ilmuwan juga mengandalkan daya komputasi superkomputer Australian National Computational Infrastructure untuk memahami cara pasti kalsium dan grafena berinteraksi pada tingkat molekuler.

Simulasi ini membantu mengonfirmasi mengapa material tersebut berkinerja sangat baik dan akan memandu peningkatan lebih lanjut.

Meskipun ini masih penelitian tahap awal, tim tersebut kini bekerja sama dengan mitra industri untuk meningkatkan produksi dan membangun prototipe yang dapat diuji dalam kondisi dunia nyata.

Tujuan utamanya adalah mengembangkan sistem yang dapat menyediakan air minum yang aman di daerah dengan kelembapan tinggi tetapi infrastruktur terbatas.

Menurut Profesor Liming Dai, direktur Pusat Keunggulan ARC untuk Sains dan Inovasi Karbon, penemuan ini menunjukkan betapa hebatnya kerja sama ilmiah internasional.

Dengan menggabungkan sains material tingkat lanjut, kerja sama tim global, dan kebutuhan dunia nyata, material ringan ini dapat segera menyediakan air minum bersih bagi orang-orang yang sangat membutuhkannya.