Más de un tercio de la población mundial vive en tierras secas, áreas que experimentan una importante escasez de agua. Científicos e ingenieros de la Universidad de Texas en Austin han desarrollado una solución que podría ayudar a las personas de estas áreas a acceder a agua potable limpia.
El equipo desarrolló una película de gel de bajo costo hecha de abundantes materiales que pueden extraer agua del aire incluso en los climas más secos. Los materiales que facilitan esta reacción cuestan apenas U$D2 por kilogramo, y un solo kilogramo puede producir más de 6 litros de agua por día en áreas con menos de 15% de humedad relativa y 13 litros en áreas con hasta 30% de humedad relativa.
La investigación se basa en avances previos del equipo, incluida la capacidad de extraer agua de la atmósfera y la aplicación de esa tecnología para crear un suelo de riego automático. Sin embargo, estas tecnologías fueron diseñadas para ambientes de humedad relativamente alta.
"Este nuevo trabajo trata sobre soluciones prácticas que las personas pueden usar para obtener agua en los lugares más cálidos y secos de la Tierra", dijo Guihua Yu, profesor de ciencia de materiales e ingeniería mecánica en el Departamento de Ingeniería Mecánica Walker de la Escuela de Ingeniería Cockrell. "Esto podría permitir que millones de personas sin acceso constante al agua potable tengan dispositivos generadores de agua simples en el hogar que puedan operar fácilmente".
El nuevo artículo aparece en Nature Communications.
Los investigadores utilizaron celulosa renovable y un ingrediente de cocina común, la goma konjac, como un esqueleto hidrofílico principal (atraído por el agua). La estructura de poro abierto de la goma de mascar acelera el proceso de captura de humedad. Otro componente diseñado, la celulosa termosensible con interacción hidrofóbica (resistente al agua) cuando se calienta, ayuda a liberar el agua recolectada de inmediato para minimizar el aporte total de energía para producir agua.
Otros intentos de extraer agua del aire del desierto suelen consumir mucha energía y no producen mucho. Y aunque 6 litros no parece mucho, los investigadores dicen que la creación de películas más gruesas o lechos absorbentes o matrices con optimización podría aumentar drásticamente la cantidad de agua que producen.
La reacción en sí es simple, dijeron los investigadores, lo que reduce los desafíos de ampliarla y lograr un uso masivo.
"Esto no es algo que necesite un título avanzado para usar", dijo Youhong "Nancy" Guo, autora principal del artículo y ex estudiante de doctorado en el laboratorio de Yu, ahora investigadora postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. "Es lo suficientemente sencillo como para que cualquiera pueda hacerlo en casa si tiene los materiales".
La película es flexible y se puede moldear en una variedad de formas y tamaños, según las necesidades del usuario. Hacer la película solo requiere el precursor del gel, que incluye todos los ingredientes relevantes vertidos en un molde.
"El gel tarda 2 minutos en fijarse simplemente. Luego, solo necesita liofilizarse, y puede despegarse del molde y usarse inmediatamente después de eso", dijo Weixin Guan, estudiante de doctorado en el equipo de Yu e investigador principal del trabajo. La investigación fue financiada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) del Departamento de Defensa de EE. UU., y el agua potable para los soldados en climas áridos es una gran parte del proyecto. Sin embargo, los investigadores también visualizan esto como algo que la gente podría comprar algún día en una ferretería y usar en sus hogares debido a la simplicidad.
Yu dirigió el proyecto. Guo y Guan codirigieron los esfuerzos experimentales de síntesis, caracterización de las muestras y demostración del dispositivo. Otros miembros del equipo son Chuxin Lei, Hengyi Lu y Wen Shi.
Tomado de:
https://news.utexas.edu/2022/05/23/low-cost-gel-film-can-pluck-drinking-water-from-desert-air/
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| Un ejemplo de una forma diferente que puede tomar la película de captura de agua. |
El equipo desarrolló una película de gel de bajo costo hecha de abundantes materiales que pueden extraer agua del aire incluso en los climas más secos. Los materiales que facilitan esta reacción cuestan apenas U$D2 por kilogramo, y un solo kilogramo puede producir más de 6 litros de agua por día en áreas con menos de 15% de humedad relativa y 13 litros en áreas con hasta 30% de humedad relativa.
La investigación se basa en avances previos del equipo, incluida la capacidad de extraer agua de la atmósfera y la aplicación de esa tecnología para crear un suelo de riego automático. Sin embargo, estas tecnologías fueron diseñadas para ambientes de humedad relativamente alta.
"Este nuevo trabajo trata sobre soluciones prácticas que las personas pueden usar para obtener agua en los lugares más cálidos y secos de la Tierra", dijo Guihua Yu, profesor de ciencia de materiales e ingeniería mecánica en el Departamento de Ingeniería Mecánica Walker de la Escuela de Ingeniería Cockrell. "Esto podría permitir que millones de personas sin acceso constante al agua potable tengan dispositivos generadores de agua simples en el hogar que puedan operar fácilmente".
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| La película de captura de agua se puede moldear fácilmente en muchas formas diferentes. |
El nuevo artículo aparece en Nature Communications.
Los investigadores utilizaron celulosa renovable y un ingrediente de cocina común, la goma konjac, como un esqueleto hidrofílico principal (atraído por el agua). La estructura de poro abierto de la goma de mascar acelera el proceso de captura de humedad. Otro componente diseñado, la celulosa termosensible con interacción hidrofóbica (resistente al agua) cuando se calienta, ayuda a liberar el agua recolectada de inmediato para minimizar el aporte total de energía para producir agua.
Otros intentos de extraer agua del aire del desierto suelen consumir mucha energía y no producen mucho. Y aunque 6 litros no parece mucho, los investigadores dicen que la creación de películas más gruesas o lechos absorbentes o matrices con optimización podría aumentar drásticamente la cantidad de agua que producen.
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| El proceso de creación de la película que captura el agua a partir de sus ingredientes. |
La reacción en sí es simple, dijeron los investigadores, lo que reduce los desafíos de ampliarla y lograr un uso masivo.
"Esto no es algo que necesite un título avanzado para usar", dijo Youhong "Nancy" Guo, autora principal del artículo y ex estudiante de doctorado en el laboratorio de Yu, ahora investigadora postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. "Es lo suficientemente sencillo como para que cualquiera pueda hacerlo en casa si tiene los materiales".
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| Un prototipo para capturar agua del aire usando la nueva película |
La película es flexible y se puede moldear en una variedad de formas y tamaños, según las necesidades del usuario. Hacer la película solo requiere el precursor del gel, que incluye todos los ingredientes relevantes vertidos en un molde.
"El gel tarda 2 minutos en fijarse simplemente. Luego, solo necesita liofilizarse, y puede despegarse del molde y usarse inmediatamente después de eso", dijo Weixin Guan, estudiante de doctorado en el equipo de Yu e investigador principal del trabajo. La investigación fue financiada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) del Departamento de Defensa de EE. UU., y el agua potable para los soldados en climas áridos es una gran parte del proyecto. Sin embargo, los investigadores también visualizan esto como algo que la gente podría comprar algún día en una ferretería y usar en sus hogares debido a la simplicidad.
Yu dirigió el proyecto. Guo y Guan codirigieron los esfuerzos experimentales de síntesis, caracterización de las muestras y demostración del dispositivo. Otros miembros del equipo son Chuxin Lei, Hengyi Lu y Wen Shi.
Tomado de:
https://news.utexas.edu/2022/05/23/low-cost-gel-film-can-pluck-drinking-water-from-desert-air/
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