O gel de coleta de água funciona em baixos níveis de umidade

Carimbo de data / hora: 20 de junho de 2022, 12h12
Nó Fonte: 1481499

Pesquisadores nos EUA projetaram um gel de polímero sustentável que pode coletar grandes quantidades de água do ar circundante, mesmo em condições de baixa umidade. Criado por Youhong Guo e colegas da Universidade do Texas em Austin, o material de baixo custo combina fibras vegetais que absorvem água com celulose, que expele água quando aquecida.

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Muitas partes do mundo experimentam algum grau de escassez de água e espera-se que o problema cresça com o aumento do aquecimento global. Extrair umidade diretamente da atmosfera pode fornecer a milhões de pessoas acesso vital à água potável. Os pesquisadores já desenvolveram uma variedade de materiais porosos diferentes que podem capturar e liberar umidade sob demanda – mas geralmente exigem condições úmidas. Nas regiões de terras áridas, que agora abrigam mais de um terço da população mundial, as técnicas existentes sofrem com a baixa absorção de água e alta demanda de energia.

Para enfrentar esse desafio, a equipe de Guo desenvolveu um novo material polimérico, contendo um híbrido de goma konjac (KGM) – uma fibra à base de plantas amplamente utilizada na culinária asiática – e hidroxipropilcelulose (HPC). Essa matriz polimérica também contém uma solução uniformemente dispersa de cloreto de lítio – um sal que retém a umidade.

Grande área de superfície

Dentro do material, o KGM hidrofílico possui uma estrutura hierarquicamente porosa. Isso fornece uma grande área de superfície de coleta de água, ao mesmo tempo em que permite que o vapor de água passe rapidamente pela estrutura. Quando aquecido, o HPC sofre uma mudança de fase e suas fibras de polímero anteriormente retas se contraem em formas amorfas e torcidas. No processo, qualquer umidade nas fibras KGM é rapidamente liberada.

Guo e colegas mostraram que em 14 a 24 ciclos de absorção e liberação de água em condições áridas, 1 kg do gel pode produzir mais de 6 litros de água por dia em 15% de umidade relativa. Com 30% de umidade relativa, podem ser produzidos até 13 l por dia.

Os pesquisadores também mostraram que o polímero pode ser facilmente produzido por meio de um método de fundição fácil de usar, onde um precursor de gel contendo todos os três ingredientes é misturado e despejado em um molde. Após 2 min, a mistura é liofilizada e descascada do molde, pronta para ser usada imediatamente.

Além disso, os três ingredientes do material são abundantes e podem ser obtidos de forma sustentável. Ao todo, os ingredientes custam apenas US$ 2 por quilo. A equipe de Guo espera que o baixo custo e a simplicidade de produção façam com que o gel possa ser produzido comercialmente. Eles prevêem que quantidades muito maiores de água poderiam ser prontamente colhidas fabricando filmes mais espessos e introduzindo leitos absorventes no gel.

A pesquisa é descrita em Natureza das Comunicações.

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