Material de espuma de grafeno recolecta agua del aire

Investigadores en China han desarrollado un sistema de recolección de agua a base de espuma de nanocompuestos de grafeno para recolectar agua del aire, el equipo informa sobre sus hallazgos en ACS Applied Materials & Interfaces («Nanocompuesto de grafeno superelástico para la liberación y captura de agua de alta estabilidad cíclica bajo la luz solar«).

Solo el 30% de toda el agua dulce del planeta no está encerrada en capas de hielo o glaciares (aunque no por mucho más tiempo). De eso, alrededor del 20% se encuentra en áreas demasiado remotas para que los humanos puedan acceder y del 80% restante aproximadamente tres cuartas partes llega en el momento y el lugar incorrectos, en monzones e inundaciones, y no siempre se captura para uso de las personas. El resto es menos de 0.08 del 1% del agua total en el planeta.

En la atmósfera terrestre existe una abundancia de agua equivalente a aproximadamente el 10% del agua dulce total en los lagos, lo que puede ser un recurso de agua dulce no despreciable para luchar contra la escasez de agua.

Ahí es donde entra la espuma de nanocompuesto de grafeno: la espuma realiza la recolección de agua a través de un ciclo de captura y liberación:

1) El proceso de captura se compone de la absorción de humedad del aire por el cloruro de litio (LiCl) y la conservación del agua por poli (alcohol vinílico) (PVA) y
2) La liberación se basa en el transformador solar a térmico, óxido de grafeno reducido (rGO), para facilitar la evaporación. Además, la poliimida se emplea como material de sustrato para la formación de estructuras porosas 3D y la mejora de las propiedades mecánicas.

Fotografía, diagrama esquemático e imágenes SEM de la espuma nanocompuesta de grafeno. (a) Fotografía de la espuma nanocompuesta de grafeno. (b) Diagrama esquemático de la espuma nanocompuesta de grafeno. La espuma se preparó mediante un proceso de tres pasos: secado por congelación, recocido térmico y tratamiento hidrofílico. La nanosheet rGO / PI, como unidad básica, puede lograr el ciclo de captura y liberación de captación de agua sin una aportación de energía adicional. (c) La imagen SEM presenta una estructura porosa de la espuma rGO / PI sin tratamiento hidrófilo. (d) Imagen SEM ampliada de la espuma rGO / PI sin tratamiento hidrófilo para mostrar una superficie relativamente lisa de la nanosheet. (e) Imagen SEM de la espuma nanocompuesta de grafeno después del tratamiento hidrofílico. (f) Imagen SEM ampliada de la espuma hidrófila rGO / PI con nanoestructuras golpeadas. (g) Diagrama esquemático del ciclo de captura y liberación de vapor de agua. LiCl y PVA fueron responsables de la captura y almacenamiento de agua, respectivamente. El agua adsorbida se almacenó como agua cristalizada en hidratos de LiCl y las moléculas de agua libre se restringieron mediante grupos hidroxilo en PVA a través del enlace de hidrógeno, lo que llevó a la transformación de la nanosheet del estado seco al estado húmedo. Se realizó un procedimiento opuesto, del estado húmedo al estado seco, mediante la conversión de la energía solar a energía térmica para facilitar la evaporación del agua bajo irradiación. (Reimpreso con permiso de la American Chemical Society) (haga clic en la imagen para ampliar) El agua adsorbida se almacenó como agua cristalizada en hidratos de LiCl y las moléculas de agua libre se restringieron mediante grupos hidroxilo en PVA a través del enlace de hidrógeno, lo que llevó a la transformación de la nanosheet del estado seco al estado húmedo. Se realizó un procedimiento opuesto, del estado húmedo al estado seco, mediante la conversión de la energía solar a energía térmica para facilitar la evaporación del agua bajo irradiación. (Reimpreso con permiso de la American Chemical Society) (haga clic en la imagen para ampliar) El agua adsorbida se almacenó como agua cristalizada en hidratos de LiCl y las moléculas de agua libre se restringieron mediante grupos hidroxilo en PVA a través del enlace de hidrógeno, lo que llevó a la transformación de la nanosheet del estado seco al estado húmedo. Se realizó un procedimiento opuesto, del estado húmedo al estado seco, mediante la conversión de la energía solar a energía térmica para facilitar la evaporación del agua bajo irradiación. (Reimpreso con permiso de la American Chemical Society)

La espuma fabricada puede absorber agua hasta 2,87 g por gramo en 24 horas a una humedad relativa del 90% y una temperatura de 30 ° C, y liberar casi toda el agua de captación cuando se expone bajo un flujo de 1 sol ( 1000 W por metro cuadrado, igual a la intensidad de la luz de la luz solar natural) durante 3 horas.

Al mismo tiempo, la espuma funcional muestra superelasticidad, ligereza y reusabilidad notable, lo que revela su posibilidad de uso práctico.

Los investigadores escriben que, aunque la espuma de nanocompuestos RGO / PI puede recolectar agua dulce del aire, es esencial mejorar la eficiencia de la recolección de agua.

«Otro gran desafío impide la utilización del sistema de recolección de agua para explorar una forma más rentable de preparar los productos», concluyen. «Aunque el método de síntesis de tres pasos y la composición de la espuma se han optimizado, aún es necesario reducir el costo y aumentar la eficiencia de fabricación. Mientras tanto, se recomiendan materiales amigables con el medio ambiente, lo que llevaría el sistema de recolección de agua un paso más allá. Para la aplicación comercial y la producción a gran escala».

Via: https://www.nanowerk.com/nanotechnology_articles/newsid=52628.php