O acesso à água potável está sendo prejudicado à medida que a população humana aumenta e a contaminação afeta as fontes de água doce. Os dispositivos atualmente em desenvolvimento que limpam a água suja usando a luz do sol podem produzir apenas alguns galões de água por dia. Mas agora, pesquisadores da ACS Ciência Central relatam como as esponjas de bucha inspiraram um hidrogel poroso movido a luz solar que poderia potencialmente purificar água suficiente para satisfazer as necessidades diárias de alguém – mesmo quando está nublado.
Anteriormente, os pesquisadores sugeriram que a evaporação impulsionada pela luz solar poderia ser uma forma de baixo consumo de energia para purificar a água, mas essa abordagem não funciona bem quando está nublado. Uma solução poderia ser hidrogéis sensíveis à temperatura, especificamente poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAm), que passam da absorção de água em temperaturas mais baixas para a repelir quando aquecida. No entanto, os géis PNIPAm convencionais não podem gerar água limpa com rapidez suficiente para atender às necessidades diárias das pessoas por causa de seus poros fechados. Por outro lado, as buchas naturais, que muitas pessoas usam para esfoliar no banho, têm poros grandes, abertos e interligados. Assim, Rodney Priestley, Xiaohui Xu e seus colegas queriam replicar a estrutura da bucha em um hidrogel baseado em PNIPAm, produzindo um material que poderia absorver rapidamente água à temperatura ambiente e liberar rapidamente água purificada quando aquecida pelos raios do sol em ambientes claros ou nublados. condições.
Os pesquisadores usaram uma mistura de água e etileno glicol como um meio de polimerização diferente para fazer um hidrogel PNIPAm com uma estrutura de poros abertos, semelhante a uma bucha natural. Em seguida, eles revestiram os poros internos do hidrogel opaco com polidopamina (PDA) e poli(metacrilato de sulfobetaína) (PSMBA) e testaram esse material usando uma luz artificial equivalente à energia do sol. Ele absorveu água em temperatura ambiente e, quando aquecido pela luz artificial, liberou 70% de sua água armazenada em 10 minutos – uma taxa quatro vezes maior do que a de um gel absorvente relatado anteriormente. Os pesquisadores dizem que, nesse ritmo, o material tem potencial para atender a demanda diária de uma pessoa. E sob condições de pouca luz, replicando céus parcialmente nublados, levou de 15 a 20 minutos para o material liberar uma quantidade semelhante de água armazenada.
Por fim, o novo material parecido com bucha foi testado em amostras poluídas com corantes orgânicos, metais pesados, óleo e microplásticos. Em todos os testes, o gel tornou a água substancialmente mais limpa. Por exemplo, em dois ciclos de tratamento, amostras de água com cerca de 40 partes por milhão (ppm) de cromo foram absorvidas e depois liberadas com menos de 0,07 ppm de cromo — o limite permitido para água potável. Os pesquisadores dizem que a estrutura única de hidrogel que eles criaram pode ser útil em aplicações adicionais, como administração de medicamentos, sensores inteligentes e separações químicas.
Com informações de Science Daily.
