Enormi quantità di acqua evaporano ogni giorno dalle superfici dell'acqua come i bacini idrici e il mare aperto. Per affrontare questo problema, soprattutto nelle zone con scarsità d'acqua, i ricercatori della National University of Singapore (NUS) hanno trovato un modo innovativo per raccogliere l'acqua dall'aria umida sopra le superfici dell'acqua.

La soluzione risiede in un idrogel idro-assorbente a base di zinco, sviluppato l'anno scorso da un team di ricerca presso la Facoltà di Ingegneria del NUS. Questo materiale simile al gel è oltre otto volte più assorbente degli agenti essiccanti commerciali e solo la luce solare naturale è necessaria per raccogliere l'acqua dall'idrogel saturo d'acqua.

"A causa del clima caldo di Singapore, circa 45 milioni di metri cubi di acqua vengono persi dai serbatoi per evaporazione ogni anno. Il nostro idrogel può convertire l'umidità presente nell'aria umida in acqua senza la necessità di alcun input energetico esterno. Sfruttando l'aria ricca di umidità che si trova comunemente sopra le superfici dell'acqua, possiamo raccogliere l'acqua, che altrimenti andrebbero persi per l'ambiente, per usi diversi, " ha detto il capo del gruppo di ricerca Assistant Professor Swee-Ching TAN, che proviene dal Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso la Facoltà di Ingegneria del NUS.

I risultati dello studio sono stati pubblicati online sulla rivista scientifica Materiale avanzato all'inizio di quest'anno.

Recupero dell'acqua "persa" dalle superfici dell'acqua

Gli agenti essiccanti convenzionali come il gel di silice e il cloruro di calcio possono assorbire solo piccole quantità di acqua. L'estrazione dell'acqua da questi agenti richiederebbe processi ad alta intensità energetica e temperature elevate, e quindi questo approccio non è conveniente.

Il nuovo idrogel sviluppato dal team NUS assorbe efficacemente l'acqua più di quattro volte il suo peso originale. Se usato ripetutamente su più cicli di assorbimento-desorbimento in un giorno, la quantità di acqua che raccoglie può arrivare fino a 14 volte per chilogrammo di idrogel utilizzato.

Come ulteriore vantaggio, il nuovo idrogel rilascia acqua a una temperatura relativamente più bassa tra 45 e 50 gradi Celsius, che può essere raggiunto facilmente con l'impostazione del team. Quindi, l'acqua può essere estratta dall'idrogel utilizzando la luce solare naturale e non richiede una fonte di energia esterna.

Per di più, mentre la maggior parte degli agenti essiccanti disponibili in commercio sono adatti solo per un uso singolo, l'idrogel sviluppato da NUS mantiene la sua capacità di assorbimento anche dopo 1, 000 cicli di assorbimento-desorbimento.

Raccoglitore d'acqua galleggiante

Come prova del concetto, il team di ricerca ha prima costruito dispositivi galleggianti, ciascuno contenente una piccola quantità di idrogel posto su una lastra di vetro. Questi dispositivi sono stati lasciati galleggiare sull'acqua in una spiaggia. Periodicamente, gli idrogel saturati d'acqua sono stati recuperati e trasferiti in una scatola di vetro chiusa che è stata poi esposta alla luce solare naturale. Quando esposto al calore, la temperatura nella scatola di vetro aumenterebbe ulteriormente, consentendo all'umidità all'interno degli idrogel di essere rilasciata come vapori e successivamente condensata sulle pareti della scatola di vetro. Sono state quindi raccolte gocce d'acqua condensate nella scatola di vetro.

Il team di ricerca ha ulteriormente esaminato la qualità dell'acqua raccolta dagli idrogel e ha scoperto che il contenuto di sale è quasi trascurabile.

"A differenza di processi come la desalinizzazione, che richiedono un'elevata intensità energetica, l'acqua raccolta utilizzando il nuovo idrogel richiede un trattamento inferiore per usi diversi. La nostra invenzione ha anche il potenziale per essere ampliata considerevolmente per funzionare come una fattoria galleggiante per la cattura dell'acqua. Questo approccio potrebbe avvantaggiare le comunità rurali in cui l'accesso all'acqua pulita rimane una sfida. Applicando in modo creativo nuove soluzioni, speriamo di contribuire a mitigare la crisi idrica globale, " ha detto Asst Prof Tan.

Prossimi passi

Portando avanti la loro ricerca, il team NUS sta attualmente cercando modi per ottimizzare le prestazioni dell'idrogel e il processo di raccolta dell'acqua. Stanno anche esplorando metodi innovativi per aumentare la capacità di assorbimento dell'idrogel. Inoltre, i ricercatori del NUS sono desiderosi di lavorare con partner commerciali per portare questa idea sul mercato.