Gli umani possono cavarsela nei rifugi più elementari, possono grattare insieme un pasto dal più umile degli ingredienti. Ma non possiamo sopravvivere senza acqua pulita. E nei luoghi dove l'acqua scarseggia, i deserti del mondo, per esempio, portare l'acqua alle persone richiede prodezze di ingegneria e irrigazione che possono essere ingombranti e costose.

Un paio di nuovi studi dei ricercatori della Ohio State University offre una possibile soluzione, ispirato dalla natura.

"Abbiamo pensato:'Come possiamo raccogliere l'acqua dall'aria ambiente che ci circonda?'", ha detto Bharat Bhushan, Eminent Scholar dell'Ohio e Howard D. Winbigler Professore di ingegneria meccanica presso l'Ohio State. "E così, abbiamo guardato alle cose in natura che già lo fanno:il cactus, lo scarabeo, erbe del deserto”.

I loro risultati sono stati pubblicati il ​​24 dicembre sulla rivista Transazioni filosofiche della Royal Society . I lavori sono stati co-autori con Ohio State Ph.D. studente Dev Gurera e con il ricercatore di ingegneria dell'Ohio Dong Song.

Il lavoro di Bhushan si concentra sulla ricerca di soluzioni ispirate alla natura ai problemi della società. In questo caso, il suo gruppo di ricerca ha guardato nel deserto per trovare la vita che sopravvive nonostante l'accesso limitato all'acqua.

Il cactus, lo scarafaggio e le erbe del deserto raccolgono l'acqua condensata dalla nebbia notturna, raccogliere le goccioline dall'aria e filtrarle alle radici o ai serbatoi, fornendo abbastanza idratazione per sopravvivere.

Gocce d'acqua si raccolgono su senza cera, protuberanze idrorepellenti sulla schiena di uno scarabeo, quindi scivolare verso la bocca del coleottero sulla superficie piana tra i dossi. Le erbe del deserto raccolgono l'acqua alle loro punte, quindi incanalare l'acqua verso i loro sistemi di radici tramite canali in ciascuna lama. Un cactus raccoglie l'acqua sulle sue punte spinate prima di guidare le goccioline lungo le spine coniche fino alla base della pianta.

Il team di Bhushan ha studiato ciascuno di questi esseri viventi e si è reso conto che potevano costruire un sistema simile, anche se più grande, per consentire agli umani di estrarre l'acqua dalla nebbia notturna o dalla condensa.

Hanno iniziato a studiare i modi in cui diverse superfici potrebbero raccogliere l'acqua, e quali superfici potrebbero essere le più efficienti. Utilizzando stampanti 3D, costruivano superfici con dossi e barbe, poi creato racchiuso, ambienti nebbiosi utilizzando un umidificatore commerciale per vedere quale sistema ha raccolto più acqua.

Hanno imparato che le forme coniche raccolgono più acqua di quelle cilindriche - "il che aveva senso, dato quello che sappiamo del cactus, " disse Bhushan. Il motivo per cui accade, Egli ha detto, è a causa di un fenomeno fisico chiamato gradiente di pressione di Laplace. L'acqua si raccoglie sulla punta del cono, poi scorre lungo il pendio del cono fino in fondo, dove un serbatoio è in attesa.

Le superfici scanalate spostavano l'acqua più rapidamente delle superfici non scanalate, "il che sembra ovvio in retrospettiva, per quello che sappiamo dell'erba, " ha detto Bhushan. Negli esperimenti del gruppo di ricerca, le superfici scanalate hanno raccolto circa il doppio dell'acqua rispetto alle superfici non scanalate.

I materiali di cui erano fatti i coni erano importanti, pure. Le superfici idrofobiche, quelle che hanno permesso all'acqua di gocciolare piuttosto che assorbirla, hanno raccolto la maggior parte dell'acqua.

"Il materiale superficiale del coleottero è eterogeneo, con macchie idrofile circondate da regioni idrofobiche, che consente all'acqua di defluire più facilmente nella bocca del coleottero, "Bhushan ha spiegato.

Il team di ricerca ha anche sperimentato una struttura che includeva più coni, e apprese che si accumulava più acqua quando le gocce d'acqua potevano fondersi tra coni distanti uno o due millimetri. Il team sta continuando quegli esperimenti, disse Bhushan.

Il lavoro finora è stato svolto solo a livello di laboratorio, ma Bhushan prevede che il lavoro venga ampliato, con strutture nel deserto che potrebbero raccogliere acqua dalla nebbia o dalla condensa. quell'acqua, lui pensa, potrebbe integrare l'acqua da sistemi pubblici o da pozzi, sia casa per casa, o su base comunitaria.

C'è un precedente per l'idea:nelle aree di tutto il mondo, compreso il deserto di Atacama in Cile, grandi reti catturano l'acqua dalla nebbia e la raccolgono in serbatoi che possono essere utilizzati dagli agricoltori e da altri. Quelle reti potrebbero non essere il modo più efficiente per sfruttare l'acqua dall'aria, Bhushan crede.

"L'approvvigionamento idrico è una questione di fondamentale importanza, soprattutto per le persone delle parti più aride del mondo, " Bhushan ha detto. "Utilizzando tecnologie di ispirazione biologica, possiamo aiutare ad affrontare la sfida di fornire acqua pulita alle persone in tutto il mondo, nel modo più efficiente possibile".