Plus d’un tiers de la population mondiale vit dans des zones arides, des zones qui connaissent d’importantes pénuries d’eau. Des scientifiques et des ingénieurs de l’Université du Texas à Austin ont développé une solution qui pourrait aider les habitants de ces régions à accéder à de l’eau potable.
L’équipe a développé un film de gel à faible coût composé de matériaux abondants qui peuvent extraire l’eau de l’air même dans les climats les plus secs. Les matériaux qui facilitent cette réaction ne coûtent que 2 dollars par kilogramme, et un seul kilogramme peut produire plus de 6 litres d’eau par jour dans les zones où l’humidité relative est inférieure à 15 % et 13 litres dans les zones où l’humidité relative peut atteindre 30 %.
La recherche s’appuie sur les percées précédentes de l’équipe, y compris la capacité d’extraire l’eau de l’atmosphère et l’application de cette technologie pour créer un sol auto-arrosant. Cependant, ces technologies ont été conçues pour des environnements relativement humides.
« Ce nouveau travail porte sur des solutions pratiques que les gens peuvent utiliser pour obtenir de l’eau dans les endroits les plus chauds et les plus secs de la planète », a déclaré Guihua Yu, professeur de science des matériaux et de génie mécanique au département de génie mécanique de la Cockrell School of Engineering. « Cela pourrait permettre à des millions de personnes sans accès constant à l’eau potable d’avoir à la maison des appareils générateurs d’eau simples qu’ils peuvent facilement faire fonctionner. »
Le nouveau papier apparaît dans Communication Nature.
Les chercheurs ont utilisé de la cellulose renouvelable et un ingrédient de cuisine commun, la gomme de konjac, comme squelette principal hydrophile (attiré par l’eau). La structure à pores ouverts de la gomme accélère le processus de capture de l’humidité. Un autre composant conçu, la cellulose thermosensible avec interaction hydrophobe (résistante à l’eau) lorsqu’elle est chauffée, aide à libérer immédiatement l’eau collectée afin que l’apport énergétique global pour produire de l’eau soit minimisé.
D’autres tentatives pour extraire l’eau de l’air du désert sont généralement énergivores et ne produisent pas beaucoup. Et bien que 6 litres ne semblent pas beaucoup, les chercheurs affirment que la création de films plus épais ou de lits ou de réseaux absorbants avec optimisation pourrait augmenter considérablement la quantité d’eau qu’ils produisent.
La réaction elle-même est simple, ont déclaré les chercheurs, ce qui réduit les défis liés à sa mise à l’échelle et à son utilisation massive.
« Ce n’est pas quelque chose dont vous avez besoin d’un diplôme supérieur pour l’utiliser », a déclaré Youhong « Nancy » Guo, l’auteur principal de l’article et ancien doctorant du laboratoire de Yu, maintenant chercheur postdoctoral au Massachusetts Institute of Technology. « C’est assez simple pour que n’importe qui puisse le fabriquer à la maison s’il a le matériel. »
Le film est flexible et peut être moulé dans une variété de formes et de tailles, selon les besoins de l’utilisateur. La fabrication du film ne nécessite que le précurseur de gel, qui comprend tous les ingrédients pertinents versés dans un moule.
« Le gel prend 2 minutes pour se fixer simplement. Ensuite, il suffit de le lyophiliser, et il peut être décollé du moule et utilisé immédiatement après cela », a déclaré Weixin Guan, doctorant dans l’équipe de Yu et chercheur principal. du travail. Les chercheurs envisagent cela comme quelque chose que les gens pourraient un jour acheter dans une quincaillerie et utiliser chez eux en raison de la simplicité.
Youhong Guo et al, Films polymères super hygroscopiques évolutifs pour une récupération durable de l’humidité dans les environnements arides, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-30505-2