Integrando un gel super assorbente con materiali fotoattivi, ricercatori a Singapore hanno sviluppato un digestore di umidità per asciugare l'aria ambiente mentre genera energia. Il metodo, presentato il 20 novembre sulla rivista Joule , è un'alternativa ecologica ai condizionatori d'aria con un trucco:estrarre l'acqua dal nulla.

come piante, dispositivi fotosintetici artificiali, noti anche come sistemi fotoelettrochimici (PEC), si nutrono di luce e acqua per generare energia. Questo fenomeno ha ispirato i ricercatori a integrare materiali fotoattivi e idrogel super-igroscopici. Gli idrogel a base di zinco e cobalto possono raccogliere più di quattro volte il loro peso di acqua dall'aria umida. Il digestore di umidità può ridurre l'umidità relativa del 12% e generare una bassa corrente sotto la luce ambientale.

"Molte persone dicono che Singapore è calda, ma veramente, non è affatto così caldo. Le persone si sentono più calde a causa dell'umidità relativa, in quanto può influenzare il modo in cui percepiamo la temperatura, " afferma l'autore senior Swee Ching Tan del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali, Università Nazionale di Singapore. "Questo mi ha fatto pensare, e se potessi inventare qualcosa che raccolga l'acqua dall'aria ambiente e, allo stesso tempo, riduce l'umidità relativa e fornisce acqua o energia?"

Il team di ricerca di Singapore ha ideato un digestore di umidità composto da un idrogel assetato di umidità, catodo, fotoanodo, e una cella solare. Proprio come le batterie, genera energia dall'umidità atmosferica invece che da un elettrolita. I fotoanodi, fungendo da foto-elettrocatalizzatore, ossidare l'acqua assorbita in presenza di luce per scindere l'acqua e produrre energia. L'idrogel rifornisce costantemente il sistema con l'acqua che viene estratta dall'aria per sostenere il processo di generazione di energia. Il gruppo genera elettricità deumidificando l'ambiente.

"L'idrogel di cobalto di seconda generazione che abbiamo sviluppato assorbe l'umidità più velocemente di qualsiasi agente essiccante disponibile in commercio sul mercato. Abbiamo fatto un esperimento mettendo l'idrogel in una scatola, e l'umidità relativa è scesa a circa il 30-35% in meno rispetto all'ambiente esterno, "dice Tan. "Abbiamo messo la nostra mano nella scatola asciutta; sembrava un frigorifero. Fa così freddo all'interno della scatola perché è così secco." Tan crede che il digestore di umidità sia un possibile sostituto dei condizionatori d'aria quando è abbinato a un ventilatore.

Sebbene uno degli obiettivi del gruppo di ricerca sia quello di generare energia, il dispositivo emette una fotocorrente di circa 0,4 mA/cm2, che è relativamente basso. Però, rispetto ai condizionatori commerciali, il digestore di umidità può migliorare il comfort termico con un apporto energetico notevolmente inferiore. Anche ridimensionando il dispositivo fino agli standard commerciali, sarà più facile da installare, è portatile, e il costo dell'operazione sarà solo una frazione di un condizionatore d'aria.

"È credenza comune che l'umidità colpisca solo i paesi equatoriali o tropicali. Ma anche gli europei sono ugualmente colpiti da alti livelli di umidità a causa dei problemi di condensa dell'acqua associati. Livelli elevati di umidità fanno ammuffire le loro case". Il digestore di umidità ha un'ampia applicazione che funge anche da deumidificatore e supera gli agenti essiccanti commerciali.

"La popolazione mondiale è in aumento, e le persone generalmente spendono molti soldi per i condizionatori d'aria per mantenere un adeguato comfort termico. La crescente necessità di condizionatori d'aria per rinfrescarci comporta anche un aumento del consumo di energia. Questo dispositivo, quando accoppiato con un ventilatore, può aiutare a ridurre l'umidità relativa e quindi migliorare il comfort termico e ridurre la dipendenza dai condizionatori d'aria. Questo potrebbe portare a potenziali benefici energetici e monetari".