Hidrogel movido a energia solar purifica água contaminada

Pesquisadores desenvolveram um hidrogel movido a luz solar com uma estrutura semelhante a bucha que pode purificar rapidamente grandes quantidades de água contaminada com óleos, metais e microplásticos. O material, que funciona mesmo quando está nublado, pode fornecer água potável suficiente para atender às necessidades diárias de uma pessoa.

Os hidrogéis são muito promissores para aplicações como purificação de água, mas as técnicas atuais não podem gerar quantidades suficientes de água devido às estruturas de poros fechados dos materiais estudados até agora. Em contraste, as buchas naturais, que muitas pessoas usam para esfoliar a pele, têm poros grandes, abertos e interligados. A água pode, portanto, filtrar a uma taxa significativamente acelerada através dessas estruturas.

No novo trabalho, uma equipe de pesquisadores liderada por Rodney Priestley e Xiaohui Xu da Universidade de Princeton fabricou um gel absorvedor solar tipo bucha (LSAG) com uma estrutura de poros abertos interconectada. O gel pode produzir água potável de várias fontes contaminadas a uma taxa de cerca de 26 kg/m²/h, que é alto o suficiente, dizem eles, para atender às necessidades diárias de água de uma pessoa.

Os pesquisadores fizeram seu LSAG de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAm), polidopamina (PDA) e poli(metacrilato de sulfobetaína) (PSBMA) usando um solvente de etilenoglicol-água.

“Desenvolvemos o hidrogel PNIPAm inspirado na bucha por polimerização de radicais livres usando o solvente misto como meio de polimerização”, explica Xu. “Em seguida, funcionalizamos o PNIPAm com PDA e PSBMA por meio de uma abordagem de polimerização in situ, produzindo um material absorvedor solar multifuncional e altamente durável para purificar a água”.

De hidrofílico a hidrofóbico

Os pesquisadores testaram seu gel solar semelhante a bucha imergindo-o em uma solução de água contaminada a uma temperatura inferior à temperatura crítica de solução (LCST), a temperatura abaixo da qual o gel é hidrofílico. Eles observaram que o gel inchava ao absorver grandes quantidades de água enquanto capturava contaminantes simultaneamente.

Eles então expuseram o gel à luz solar simulada entre 0.5 e 1 kW/m² (0.5–1 sol), elevando sua temperatura acima de seu LCST. Isso faz com que o gel mude de um estado hidrofílico para hidrofóbico, permitindo assim que a água purificada seja liberada rapidamente, diz Xu. De fato, o gel liberou cerca de 70% do líquido armazenado em apenas 10 a 20 minutos.

Purificador de água movido a energia solar é inspirado no baiacu

Segundo os pesquisadores, que relatam seus trabalhos em Ciência Central ACS, o novo gel absorvedor solar pode abrir um “novo paradigma para a produção solar de água com potencial para atender à demanda humana diária”.

A equipe agora está trabalhando no desenvolvimento de um hidrogel antibacteriano que pode matar com eficiência as bactérias nascidas na água. “Também testaremos a capacidade do nosso gel de purificar a água contaminada com PFAS [substâncias per e polifluoroalquil]”, diz Xu Mundo da física.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/solar-driven-hydrogel-purifies-contaminated-water/