Le gel de récupération d'eau fonctionne à faible taux d'humidité

Horodatage: 20 juin 2022 12:12
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Des chercheurs américains ont conçu un gel polymère durable qui peut récolter de grandes quantités d'eau de l'air ambiant, même dans des conditions de faible humidité. Créé par Youhong Guo et ses collègues de l'Université du Texas à Austin, le matériau à faible coût combine des fibres végétales absorbant l'eau avec de la cellulose, qui expulse l'eau lorsqu'elle est chauffée.

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De nombreuses régions du monde connaissent un certain degré de pénurie d'eau et le problème devrait s'aggraver avec l'augmentation du réchauffement climatique. Extraire l'humidité directement de l'atmosphère pourrait fournir à des millions de personnes un accès vital à de l'eau propre. Les chercheurs ont déjà développé une variété de matériaux poreux différents qui peuvent capturer et libérer l'humidité à la demande - mais ceux-ci nécessitent souvent des conditions humides. Dans les régions arides, qui abritent aujourd'hui plus d'un tiers de la population mondiale, les techniques existantes souffrent d'une faible consommation d'eau et d'une forte demande énergétique.

Pour relever ce défi, l'équipe de Guo a développé un nouveau matériau polymère, contenant un hybride de gomme de konjac (KGM) - une fibre végétale largement utilisée dans la cuisine asiatique - et d'hydroxypropylcellulose (HPC). Cette matrice polymère contient également une solution uniformément dispersée de chlorure de lithium, un sel retenant l'humidité.

Grande surface

Au sein du matériau, le KGM hydrophile a une structure hiérarchiquement poreuse. Cela fournit une grande surface de collecte d'eau, tout en permettant à la vapeur d'eau de traverser rapidement la structure. Lorsqu'il est chauffé, le HPC subit un changement de phase et ses fibres polymères auparavant droites se contractent en formes amorphes et torsadées. Dans le processus, toute humidité dans les fibres KGM est rapidement libérée.

Guo et ses collègues ont montré qu'en 14 à 24 cycles d'absorption et de libération d'eau dans des conditions arides, 1 kg de gel peut produire plus de 6 l d'eau par jour dans une humidité relative de 15 %. A 30% d'humidité relative, jusqu'à 13 litres par jour peuvent être produits.

Les chercheurs ont également montré que le polymère peut être facilement produit grâce à une méthode de coulée conviviale, où un précurseur de gel contenant les trois ingrédients est mélangé et versé dans un moule. Après 2 min, le mélange est lyophilisé et démoulé, prêt à être utilisé immédiatement.

De plus, les trois ingrédients du matériau sont abondants et peuvent provenir de sources durables. Au total, les ingrédients ne coûtent que 2 $ le kilogramme. L'équipe de Guo espère que le faible coût et la simplicité de production signifieront que le gel pourra être produit commercialement. Ils prédisent que des quantités d'eau beaucoup plus importantes pourraient être facilement récoltées en fabriquant des films plus épais et en introduisant des lits absorbants dans le gel.

La recherche est décrite dans Communications Nature.

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