Ce gel solaire inspiré du luffa pourrait purifier toute l’eau dont vous aurez besoin en une journée

L’accès à l’eau potable est mis à rude épreuve à mesure que la population humaine augmente et que la contamination affecte les sources d’eau douce. Les appareils actuellement en développement qui nettoient l’eau sale à l’aide de la lumière du soleil ne peuvent produire que quelques gallons d’eau par jour. Mais maintenant, les chercheurs de Sciences centrales de l’AEC rapportent comment les éponges de luffa ont inspiré un hydrogel poreux alimenté par la lumière du soleil qui pourrait potentiellement purifier suffisamment d’eau pour satisfaire les besoins quotidiens de quelqu’un, même par temps nuageux.

Auparavant, les chercheurs ont suggéré que l’évaporation induite par la lumière du soleil pourrait être un moyen à faible consommation d’énergie pour purifier l’eau, mais cette approche ne fonctionne pas bien lorsqu’elle est trouble. Une solution pourrait être des hydrogels sensibles à la température, en particulier le poly(N-isopropyl acrylamide) (PNIPAm), qui passent de l’absorption de l’eau à des températures plus fraîches à la repousse lorsqu’elle est chauffée. Cependant, les gels PNIPAm conventionnels ne peuvent pas générer d’eau propre assez rapidement pour répondre aux besoins quotidiens des gens en raison de leurs pores fermés. À l’inverse, les luffa naturels, que de nombreuses personnes utilisent pour exfolier sous la douche, ont des pores larges, ouverts et interconnectés. Ainsi, Rodney Priestley, Xiaohui Xu et leurs collègues ont voulu reproduire la structure du luffa dans un hydrogel à base de PNIPAm, produisant un matériau capable d’absorber rapidement l’eau à température ambiante et de libérer rapidement de l’eau purifiée lorsqu’il est chauffé par les rayons du soleil sous des conditions lumineuses ou nuageuses. conditions.

Les chercheurs ont utilisé un mélange d’eau et d’éthylène glycol comme milieu de polymérisation unique pour fabriquer un hydrogel PNIPAm avec une structure à pores ouverts, semblable à un luffa naturel. Ensuite, ils ont recouvert les pores internes de l’hydrogel opaque de polydopamine (PDA) et de poly(méthacrylate de sulfobétaïne) (PSMBA), et ont testé ce matériau à l’aide d’une lumière artificielle équivalente à la puissance du soleil. Il absorbe l’eau à température ambiante et, lorsqu’il est chauffé par la lumière artificielle, libère 70 % de son eau stockée en 10 minutes, un taux quatre fois supérieur à celui d’un gel absorbant précédemment signalé. Les chercheurs disent qu’à ce rythme, le matériau a le potentiel de répondre à la demande quotidienne d’une personne. Et dans des conditions de faible luminosité, reproduisant un ciel partiellement nuageux, il a fallu 15 à 20 minutes pour que le matériau libère une quantité similaire d’eau stockée.

Enfin, le nouveau matériau de type luffa a été testé sur des échantillons pollués par des colorants organiques, des métaux lourds, du pétrole et des microplastiques. Dans tous les tests, le gel a rendu l’eau sensiblement plus propre. Par exemple, en deux cycles de traitement, des échantillons d’eau contenant environ 40 parties par million (ppm) de chrome ont été absorbés, puis rejetés avec moins de 0,07 ppm de chrome, la limite autorisée pour l’eau potable. Les chercheurs affirment que la structure d’hydrogel unique qu’ils ont créée pourrait être utile dans d’autres applications, telles que l’administration de médicaments, les capteurs intelligents et les séparations chimiques.