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

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.

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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• Fonte: https://physicsworld.com/a/water-harvesting-gel-works-at-low-humidity-levels/