Cientistas desenvolvem polímero super-higroscópico que coleta água do ar em ambientes áridos

Mais de um terço da população mundial vive em terras áridas, áreas que sofrem escassez significativa de água. O novo filme de gel pode oferecer uma solução para ajudar as pessoas nessas áreas a acessar água potável.

Os materiais que facilitam essa reação custam apenas US$ 2 por quilograma (cerca de 2,2 libras), e um único quilograma pode produzir mais de 6 litros (cerca de 1,5 galões) de água por dia em áreas com menos de 15% de umidade relativa e 13 litros. 3,4 galões) em áreas com até 30% de umidade relativa.

A pesquisa se baseia em avanços anteriores da equipe, incluindo a capacidade de extrair água da atmosfera e a aplicação dessa tecnologia para criar solo auto-irrigável. No entanto, os pesquisadores projetaram essas tecnologias para ambientes de umidade relativamente alta.

“Este novo trabalho é sobre soluções práticas que as pessoas podem usar para obter água nos lugares mais quentes e secos da Terra”, diz Guihua Yu, professor de ciência de materiais e engenharia mecânica do Departamento de Engenharia Mecânica da Cockrell School of Engineering da Universidade. do Texas em Austin.

“Isso pode permitir que milhões de pessoas sem acesso consistente à água potável tenham dispositivos simples de geração de água em casa que possam operar facilmente”.

Os pesquisadores usaram celulose renovável e um ingrediente comum na cozinha, a goma konjac, como principal esqueleto hidrofílico (atraído pela água). A estrutura de poros abertos da goma acelera o processo de captura de umidade. Outro componente projetado, a celulose termorresponsiva com interação hidrofóbica (resistente à água) quando aquecido, ajuda a liberar a água coletada imediatamente, de modo que o consumo geral de energia para produzir água seja minimizado.

Outras tentativas de extrair água do ar do deserto geralmente consomem muita energia e não produzem muito. E embora seis litros não pareça muito, os pesquisadores dizem que a criação de filmes mais espessos ou leitos absorventes ou matrizes com otimização pode aumentar drasticamente a quantidade de água que eles produzem. A reação em si é simples, dizem os pesquisadores, o que reduz os desafios de ampliá-la e alcançar o uso em massa.

Fig. 2
Filmes de polímeros super higroscópicos escaláveis para coleta sustentável de umidade em ambientes áridos

“Isso não é algo que você precisa de um diploma avançado para usar”, diz o autor principal do estudo, Youhong “Nancy” Guo, ex-aluno de doutorado no laboratório de Yu, agora pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Tecnologia de Massachusetts. “É simples o suficiente para que qualquer pessoa possa fazê-lo em casa se tiver os materiais.”

O filme é flexível e pode ser moldado em diversos formatos e tamanhos, dependendo da necessidade do usuário. Fazer o filme requer apenas o precursor de gel, que inclui todos os ingredientes relevantes derramados em um molde.

“O gel leva dois minutos para endurecer de forma simples. Depois, só precisa ser liofilizado e pode ser retirado do molde e usado imediatamente depois disso”, diz Weixin Guan, estudante de doutorado da equipe de Yu e principal pesquisador do trabalho.

A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa do Departamento de Defesa dos EUA (DARPA) financiou o trabalho. Água potável para soldados em climas áridos é uma grande parte do projeto. No entanto, os pesquisadores também imaginam isso como algo que as pessoas poderiam um dia comprar em uma loja de ferragens e usar em suas casas.

O artigo aparece na Nature Communications..