Per migliaia di anni, le persone in Medio Oriente e Sud America hanno estratto acqua dall'aria per aiutare a sostenere le loro popolazioni. Traendo ispirazione da quegli esempi, i ricercatori stanno ora sviluppando un leggero, raccoglitrice d'acqua dolce a batteria che un giorno potrebbe prendere fino a 10 galloni all'ora dall'aria, anche in luoghi aridi. Dicono che il loro metodo basato sulle nanofibre potrebbe aiutare ad affrontare le moderne carenze idriche dovute ai cambiamenti climatici, inquinamento industriale, siccità e esaurimento delle acque sotterranee.

I ricercatori presenteranno oggi i loro risultati al 256° National Meeting &Exposition dell'American Chemical Society (ACS).

"Stavo visitando la Cina, che ha un problema di scarsità di acqua dolce. Ci sono investimenti nel trattamento delle acque reflue, ma pensavo che lo sforzo da solo fosse inadeguato, " Shing-Chung (Josh) Wong, dottorato di ricerca, dice. Invece di affidarsi alle acque reflue trattate, Wong pensava che potesse essere più prudente sviluppare un nuovo tipo di raccoglitore d'acqua che potesse sfruttare le abbondanti particelle d'acqua nell'atmosfera.

La raccolta dell'acqua dall'aria ha una lunga storia. Migliaia di anni fa, gli Incas della regione andina raccoglievano la rugiada e la incanalavano nelle cisterne. Più recentemente, alcuni gruppi di ricerca hanno sviluppato massicci rilevatori di nebbia e nebbia nelle montagne andine e in Africa.

Per miniaturizzare la produzione di acqua e migliorare l'efficienza, Wong e i suoi studenti dell'Università di Akron si sono rivolti ai polimeri elettrofilati, un materiale con cui avevano già lavorato per più di un decennio. L'elettrofilatura utilizza forze elettriche per produrre fibre polimeriche che vanno da decine di nanometri fino a 1 micrometro, una dimensione ideale per condensare e spremere le gocce d'acqua dall'aria. Questi polimeri in fibra su scala nanometrica offrono un rapporto superficie-volume incredibilmente elevato, molto più grande di quello fornito dalle tipiche strutture e membrane utilizzate nei distillatori d'acqua.

Sperimentando diverse combinazioni di polimeri che erano idrofili, che attraggono l'acqua, e idrofobici, che scaricano l'acqua, il gruppo ha concluso che un sistema di raccolta dell'acqua potrebbe effettivamente essere fabbricato utilizzando la tecnologia delle nanofibre. Il gruppo di Wong ha determinato che la loro membrana polimerica potrebbe raccogliere 744 mg/cm ² /h, che è del 91 percento superiore rispetto a membrane progettate in modo simile senza queste nanofibre.

A differenza dei metodi esistenti, La mietitrice di Wong potrebbe funzionare in ambienti aridi del deserto a causa dell'elevato rapporto superficie-volume della membrana. Avrebbe anche un fabbisogno energetico minimo. "Possiamo affermare con sicurezza che, con i recenti progressi nelle batterie agli ioni di litio, potremmo eventualmente sviluppare un più piccolo, dispositivo delle dimensioni di uno zaino, " lui dice.

Cosa c'è di più, Il design in nanofibra di Wong cattura l'acqua e la filtra contemporaneamente. La rete in fibra elettrofilata può fungere da superficie antivegetativa, rimuovendo i microbi che potrebbero accumularsi sulla superficie della mietitrice. Quindi l'acqua sarebbe "chiara e priva di inquinanti" e immediatamente potabile una volta raccolta, lui dice.

Prossimo, Wong spera di ottenere ulteriori finanziamenti per costruire un prototipo del raccoglitore d'acqua dolce. Lo anticipa, una volta che il suo team è in grado di produrre il prototipo, dovrebbe essere poco costoso da produrre.