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Mar 17, 2024

Solar

Os pesquisadores desenvolveram um hidrogel movido à luz solar com uma estrutura semelhante a uma bucha que pode purificar rapidamente grandes quantidades de água contaminada com óleos, metais e microplásticos. O material,

Os pesquisadores desenvolveram um hidrogel movido à luz solar com uma estrutura semelhante a uma bucha que pode purificar rapidamente grandes quantidades de água contaminada com óleos, metais e microplásticos. O material, que funciona mesmo quando está turvo, poderia fornecer água potável suficiente para atender às necessidades diárias de uma pessoa.

Os hidrogéis mostram-se muito promissores para aplicações como purificação de água, mas as técnicas atuais não conseguem gerar quantidades suficientes de água devido às estruturas de poros fechados dos materiais estudados até agora. Em contrapartida, as buchas naturais, que muitas pessoas usam para esfoliar a pele, possuem poros grandes, abertos e interligados. A água pode assim ser filtrada a uma taxa significativamente acelerada através destas estruturas.

No novo trabalho, uma equipe de pesquisadores liderada por Rodney Priestley e Xiaohui Xu, da Universidade de Princeton, fabricou um gel absorvedor solar semelhante a uma bucha (LSAG) com uma estrutura de poros abertos interconectada. O gel pode produzir água potável a partir de diversas fontes contaminadas a uma taxa de cerca de 26 kg/m2/h, o que é suficientemente elevado, dizem, para satisfazer as necessidades diárias de água de uma pessoa.

Os pesquisadores fizeram seu LSAG a partir de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAm), polidopamina (PDA) e poli(metacrilato de sulfobetaína) (PSBMA) usando um solvente de etilenoglicol-água.

“Desenvolvemos o hidrogel PNIPAm inspirado na bucha por polimerização radicalar livre usando o solvente misto como meio de polimerização”, explica Xu. “Em seguida, funcionalizamos o PNIPAm com PDA e PSBMA por meio de uma abordagem de polimerização in situ, produzindo um material absorvedor solar multifuncional e altamente durável para purificar a água.”

Os pesquisadores testaram seu gel solar semelhante a uma bucha, mergulhando-o em uma solução de água contaminada a uma temperatura inferior à temperatura crítica inferior da solução (LCST), temperatura abaixo da qual o gel é hidrofílico. Eles observaram que o gel inchou ao absorver grandes quantidades de água e, ao mesmo tempo, capturar contaminantes.

Eles então expuseram o gel à luz solar simulada entre 0,5 e 1 kW/m2 (0,5–1 sol), elevando sua temperatura acima do LCST. Isso faz com que o gel mude de um estado hidrofílico para um hidrofóbico, permitindo assim que a água purificada seja rapidamente liberada, diz Xu. Na verdade, o gel liberou cerca de 70% do líquido armazenado em apenas 10–20 minutos.

Purificador de água movido a energia solar é inspirado no baiacu

Segundo os investigadores, que reportam o seu trabalho na ACS Central Science, o novo gel absorvedor solar poderá abrir um “novo paradigma para a produção de água solar com potencial para satisfazer a procura humana diária”.

A equipe está agora trabalhando no desenvolvimento de um hidrogel antibacteriano que possa matar com eficiência bactérias transmitidas pela água. “Também testaremos a capacidade do nosso gel de purificar água contaminada com PFAS [substâncias per e polifluoroalquil]”, disse Xu à Physics World.