Un team di ricercatori dell’Università di Jilin, dello Smart Materials Lab della New York University di Abu Dhabi e del Center for Smart Engineering Materials, guidato dal professore di chimica Pance Naumov, ha sviluppato un nuovo materiale cristallino in grado di raccogliere l’acqua dalla nebbia senza alcun apporto di energia.
Il design del nuovo tipo di cristalli intelligenti, che i ricercatori hanno chiamato cristalli Janus, si ispira alle piante e agli animali del deserto, che possono sopravvivere in condizioni aride. Gli scarabei e le lucertole del deserto, ad esempio, si sono evoluti per sviluppare strutture superficiali che hanno aree sia idrofile che idrofobiche e catturano efficacemente l’umidità dall’aria. L’acqua viene attratta dalle aree idrofile e le goccioline vengono accumulate e trasportate attraverso le aree idrofobiche.
I risultati sono presentati nell’articolo intitolato “Efficient Aerial Water Harvesting with Self-Sensing Dynamic Janus Crystals”, recentemente pubblicato sulla rivista Giornale dell’American Chemical Society. I ricercatori hanno scelto tre composti organici chimicamente versatili da cui hanno ricavato cristalli organici elastici. Hanno poi testato il modo in cui ciascuno di questi materiali interagiva con l’acqua nell’aria, il che ha portato alla creazione di nuovi materiali per la raccolta dell’acqua, i cristalli Janus, che contengono sia regioni idrofile che idrofobiche a livello superficiale, una per catturare l’acqua e una per trasferirla. metterlo in un contenitore per la raccolta. I cristalli Janus catturano l’umidità dall’aria umida con la più alta efficienza di raccolta dell’acqua fino ad oggi. Le strutture strette e traslucide dei cristalli consentono ai ricercatori di monitorare la raccolta e la condensazione delle goccioline di nebbia in tempo reale utilizzando la luce.
La desalinizzazione è un metodo ampiamente utilizzato per produrre acqua potabile, tuttavia è necessario un processo ad alto consumo energetico per separare il sale disciolto nell’acqua salata. Al contrario, il processo di condensazione dell’umidità aerea o della nebbia utilizzato dai cristalli Janus è spontaneo in condizioni ambientali e può essere eseguito senza l’apporto di energia, fornendo potenzialmente una fonte inesauribile di acqua pulita. A differenza dei cristalli organici porosi precedentemente segnalati, i cristalli Janus combinano funzioni di raccolta e distribuzione dell’acqua sulla loro superficie, creando un processo di raccolta dell’acqua altamente efficiente che massimizza la quantità di acqua raccolta in condizioni ambientali.
“L’atmosfera terrestre contiene un’abbondanza di acqua dolce non sfruttata, ma abbiamo un disperato bisogno di materiali in grado di catturare e raccogliere efficacemente questa umidità e condensarla in acqua potabile”, ha affermato Naumov. “I cristalli sviluppati dal nostro team non solo sfruttano la conformità meccanica e trasparenza ottica dei cristalli organici, ma aprirà anche la strada alla progettazione di raccoglitori di tensioattivi attivi, auto-rilevanti ed efficienti che, se utilizzati su scala più ampia, possono aiutarci a combattere la scarsità d’acqua a livello sociale.
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