Agua dulce del aire

Los hidrogeles que contienen una sal higroscópica pueden recoger agua dulce del aire seco

02.03.2022 - Estados Unidos

Los hidrogeles tienen una sorprendente capacidad para hincharse y absorber agua. En la vida cotidiana, se utilizan en apósitos, pañales y otros elementos para retener la humedad. Un equipo de investigadores ha encontrado ahora otro uso: extraer rápidamente grandes cantidades de agua dulce del aire mediante un hidrogel especialmente desarrollado que contiene una sal higroscópica. El estudio, publicado en la revista Angewandte Chemie, demuestra que la sal mejora la absorción de humedad del gel, lo que lo hace adecuado para la captación de agua en regiones secas.

Los hidrogeles pueden absorber y almacenar muchas veces su peso en agua. Al hacerlo, el polímero subyacente se hincha considerablemente al incorporar agua. Sin embargo, hasta la fecha, el uso de esta propiedad para producir agua dulce a partir del agua atmosférica no ha sido factible, ya que recoger la humedad del aire sigue siendo demasiado lento e ineficiente.

Por otro lado, la absorción de humedad podría mejorarse añadiendo sales higroscópicas que pueden eliminar rápidamente grandes cantidades de humedad del aire. Sin embargo, las sales higroscópicas y los hidrogeles no suelen ser compatibles, ya que una gran cantidad de sal influye en la capacidad de hinchamiento del hidrogel y, por tanto, degrada sus propiedades. Además, los iones de la sal no están estrechamente coordinados dentro del gel y son fácilmente arrastrados.

El científico de materiales Guihua Yu y su equipo de la Universidad de Texas en Austin (EE.UU.) han superado estos problemas desarrollando un hidrogel especialmente "respetuoso con la sal". Como muestra su estudio, este gel adquiere la capacidad de absorber y retener agua cuando se combina con una sal higroscópica. Con su hidrogel, el equipo fue capaz de extraer casi seis litros de agua pura por kilo de material en 24 horas, a partir de aire con un 30% de humedad relativa.

La base del nuevo hidrogel fue un polímero construido con moléculas zwitteriónicas. Los poliswitteriones llevan grupos funcionales cargados tanto positiva como negativamente, lo que ayudó al polímero a responder mejor a la sal en este caso. Inicialmente, las hebras moleculares del polímero estaban muy entrelazadas, pero cuando los investigadores añadieron la sal de cloruro de litio, las hebras se relajaron y se formó un hidrogel poroso y esponjoso. Este hidrogel cargado con la sal higroscópica fue capaz de incorporar moléculas de agua con rapidez y facilidad.

De hecho, la incorporación de agua fue tan rápida y fácil que el equipo pudo establecer un sistema cíclico para la separación continua de agua. Dejaron el hidrogel durante una hora cada vez para que absorbiera la humedad atmosférica y luego secaron el gel en un condensador para recoger el agua condensada. Repitieron este procedimiento varias veces sin que se produjera ninguna pérdida sustancial de la cantidad de agua absorbida, condensada o recogida.

Yu y el equipo afirman que el hidrogel así preparado "debería ser óptimo para la recolección eficiente de humedad para el potencial rendimiento diario de agua". Añaden que los hidrogeles poliswitteriónicos podrían desempeñar un papel fundamental en el futuro para recuperar el agua atmosférica en regiones áridas y afectadas por la sequía.

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