Un hidrogel especialmente desarrollado que contiene una sal higroscópica ha demostrado capacidad para extraer rápidamente grandes cantidades de agua dulce del aire.
Un nuevo estudio, publicado en la revista Angewandte Chemie, muestra que la sal mejora la absorción de humedad del gel, haciéndolo adecuado para la recolección de agua en regiones secas.
Los hidrogeles tienen una asombrosa capacidad para hincharse y absorber agua. En la vida diaria, se usan en vendajes, pañales y más para bloquear la humedad. Al hacerlo, el polímero subyacente se hincha considerablemente al incorporar agua. Sin embargo, hasta la fecha, el uso de esta propiedad para producir agua dulce a partir del agua atmosférica no ha sido factible, ya que la recolección de humedad del aire aún es demasiado lenta e ineficiente.
Por otro lado, la absorción de humedad podría mejorarse agregando sales higroscópicas que pueden eliminar rápidamente grandes cantidades de humedad del aire. Sin embargo, las sales higroscópicas y los hidrogeles no suelen ser compatibles, ya que una gran cantidad de sal influye en la capacidad de hinchamiento del hidrogel y, por lo tanto, degrada sus propiedades. Además, los iones de sal no están estrechamente coordinados dentro del gel y se eliminan con facilidad.
El científico de materiales Guihua Yu y su equipo de la Universidad de Texas en Austin ahora han superado estos problemas al desarrollar un hidrogel particularmente "amigable con la sal". Como muestra su estudio, este gel adquiere la capacidad de absorber y retener agua cuando se combina con una sal higroscópica. Usando su hidrogel, el equipo pudo extraer casi seis litros de agua pura por kilo de material en 24 horas del aire con una humedad relativa del 30%.
La base del nuevo hidrogel fue un polímero construido a partir de moléculas zwitteriónicas. Los polizwitteriones llevan grupos funcionales con carga tanto positiva como negativa, lo que ayudó al polímero a responder mejor a la sal en este caso. Inicialmente, las hebras moleculares del polímero estaban estrechamente entremezcladas, pero cuando los investigadores agregaron la sal de cloruro de litio, las hebras se relajaron y se formó un hidrogel esponjoso y poroso. Este hidrogel cargado con la sal higroscópica fue capaz de incorporar moléculas de agua de forma rápida y sencilla.
De hecho, la incorporación de agua fue tan rápida y fácil que el equipo pudo configurar un sistema cíclico para la separación continua de agua. Dejaron el hidrogel durante una hora cada vez para absorber la humedad atmosférica, luego secaron el gel en un condensador para recolectar el agua condensada. Repitieron este procedimiento varias veces sin que resultara en una pérdida sustancial de la cantidad de agua absorbida, condensada o recolectada.
Yu y el equipo dicen que el hidrogel preparado "debería ser óptimo para la recolección eficiente de humedad para el rendimiento potencial diario de agua". Añaden que los hidrogeles polizwitteriónicos podrían jugar un papel fundamental en el futuro para recuperar el agua atmosférica en regiones áridas y afectadas por la sequía.
