Ispirati dalle ragnatele, gli scienziati raccolgono l'acqua dall'aria

Jul 11, 2023

bearcreative/iStock

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Ispirandosi alle ragnatele e agli scarafaggi, gli scienziati hanno concepito un modo efficiente per raccogliere l'acqua dal nulla catturando il vapore acqueo e trasformandolo in liquido.

È quanto afferma un comunicato stampa dell'Università di Waterloo pubblicato lunedì.

I ricercatori ora sperano che la loro invenzione possa affrontare il problema della scarsità di acqua dolce nel mondo e offrire una valida alternativa all’acqua raccolta da fiumi, laghi, falde acquifere e oceani.

La ricerca è stata condotta dal professore dell’Università di Waterloo Michael Tam e dai suoi studenti di dottorato Yi Wang e Weinan Zhao. È costituito da spugne o membrane con un'ampia superficie che catturano continuamente l'umidità dal loro ambiente naturale senza l'uso di macchinari pesanti o processi complessi.

L'idea per l'invenzione è venuta da ragnatele e scarafaggi.

"La tela di un ragno è una meraviglia dell'ingegneria", ha affermato Tam, titolare di una cattedra di ricerca universitaria nel campo dei colloidi funzionali e dei nanomateriali sostenibili. “L’acqua viene catturata in modo efficiente dalla rete. Il ragno non ha bisogno di andare al fiume per bere, perché intrappola l’umidità dell’aria”.

Usando un processo simile, gli scarabei del deserto del Namib producono “acqua dal nulla inclinandosi nel vento per catturare goccioline d’acqua dalla nebbia con la loro armatura strutturata. Ciò consente all’umidità di accumularsi e gocciolare nelle loro bocche.

Per inventare il loro nuovo dispositivo, i ricercatori hanno utilizzato un processo chiamato ingegneria biomimetica delle superfici. Hanno essenzialmente ricreato la struttura superficiale unica dello scarafaggio utilizzando un'emulsione di cera stabilizzata con cellulosa per costruire superfici che attirano gocce d'acqua più piccole rilasciando rapidamente ed efficacemente quelle più grandi.

Meglio ancora, l’invenzione utilizza materiali a zero emissioni di carbonio (materiali naturali e di origine vegetale) per garantire che la tecnologia risultante sia sostenibile. Questi strumenti catturano e respingono quasi magicamente le gocce d’acqua sfruttando il potere della scienza interfacciale e della nanotecnologia.

Utilizzando una quantità minima di energia, l'invenzione del ricercatore cattura l'acqua dall'aria e la deumidifica in modo efficiente. Poiché la soluzione è poco costosa, efficiente dal punto di vista energetico e rispettosa dell’ambiente, i ricercatori stanno ora cercando di ridimensionare il loro processo.

Questo non è il primo sviluppo che vede l’acqua prodotta dal nulla.

Nell'aprile del 22, Interesting Engineering ha riferito di una società chiamata SOURCE Global che produceva pannelli idropannelli che utilizzavano l'energia solare per fornire acqua potabile pulita dall'aria.

Il serbatoio dell'acqua di bordo dell'azienda potrebbe anche essere comodamente posizionato direttamente nel rubinetto dell'edificio e la soluzione processerà l'acqua per garantire un gusto migliore.

"Le ragazze e le donne trascorrono in media 200 milioni di ore al giorno raccogliendo l'acqua. Questa è stata la motivazione principale della nostra azienda: le donne non dovrebbero più trasportare l'acqua. Ha ispirato Cody Friesen [il fondatore] a cercare un modo per questa risorsa illimitata, che è il vapore acqueo nell'aria, e metterla nelle mani delle persone che ne hanno bisogno", ha detto a IE in una video intervista Thomas Borns, il direttore delle vendite dirette negli Stati Uniti presso SOURCE Global.

Potrebbe essere che l'aria intorno contenga tutto ciò di cui abbiamo bisogno per sopravvivere? Queste invenzioni dimostrano sicuramente che con un po’ di ingegno il vapore acqueo può fare molta strada!

Lo studio è pubblicato su Nature Water.

Estratto dello studio:

La scarsità di acqua dolce sta diventando un problema globale a causa del cambiamento delle condizioni climatiche, che ha stimolato lo sviluppo di tecnologie di raccolta dell’acqua per tutte le stagioni. I recenti progressi nella regolazione delle proprietà superficiali per personalizzare i comportamenti di cattura/rilascio dell’acqua hanno attirato crescente attenzione per le applicazioni di raccolta dell’acqua come la raccolta di nebbia/rugiada, la raccolta di umidità e l’evaporazione solare. Questa recensione fornisce una panoramica della progettazione delle superfici e della manipolazione dei componenti attivi per ottimizzare il comportamento delle gocce d'acqua in diversi sistemi di raccolta dell'acqua. Prendendo ispirazione dalla natura, presentiamo un'indagine critica sulla bagnabilità superficiale, sulle strutture e sulle composizioni utilizzate da vari insetti e piante per gestire le loro richieste di acqua. Riassumiamo gli ultimi progressi nello sviluppo delle proprietà superficiali desiderate e delle strategie per far avanzare i processi chiave nella raccolta dell'acqua come la nucleazione, la crescita e la rimozione delle goccioline, l'assorbimento-desorbimento del vapore e l'evaporazione. Vengono evidenziate le sfide e le opportunità per sviluppare ulteriormente un sistema di raccolta dell’acqua sostenibile, che comprenda sia la ricerca fondamentale che l’implementazione pratica.