Un grup interdisciplinar, din Australia și Singapore, a făcut progrese în găsirea unei soluții care ar putea rezolva una dintre principalele probleme la nivel mondial, potrivit ONU.
Cuprins
Marile progrese științifice încep adesea cu o preocupare. Acesta a fost semnalul de start pentru echipa interdisciplinară. Au participat Centrul de Excelență pentru Știința și Inovarea Carbonului, un centru specializat în energii curate din Sydney; Echipa Graphene de la Universitatea New South Wales din Sydney, condusă de profesorul asociat Rakesh Joshi; și echipa de cercetare a fizicianului chinez Kostaya Novoselov, laureat al premiului Nobel în 2010.
Oxidul de grafen, cheia pentru obținerea apei din aer
În această descoperire, grafenul este cheia succesului. De la apariția sa în 2004, oamenii de știință cercetează modul în care poate fi utilizat în diferite dezvoltări tehnologice de tot felul, de la utilizarea în baterii până la combaterea bolilor. Mulți îl consideră materialul viitorului.
Proprietățile sale sunt extrem de revoluționare: este rezistent ca oțelul, ușor ca o pană și un conductor electric mai bun decât cuprul. Dar pentru acest studiu au folosit oxid de grafen, adică cu grupuri care conțin oxigen, știind că ar fi util pentru adsorbția (concentrația unei substanțe dizolvate, fie pe suprafața unui solid, fie în jurul particulelor unui coloid) a apei.
În oxid au fost intercalate ioni de calciu, un alt element cu bună adsorbție, și „s-a întâmplat ceva magic”, explică cei de la UNSW. Descoperirea este că, prin această combinație, legăturile de hidrogen dintre apă și calciu au devenit și mai puternice.
Ce înseamnă acest lucru? Că apa adsorbită în nanomaterial este considerabil mai mare decât cea care poate fi obținută din oxidul de grafen și calciu separat. Așa cum se întâmplă adesea în știință, „întregul este mai mult decât suma părților”.
Simulările modelate la nivel molecular au fost realizate teoretic și experimental pe supercomputerul din Canberra, aparținând Australian National Computer Infrastructure.
Lucrările de calcul au fost conduse de Amir Karton, de la Universitatea din New England, care a explicat importanța descoperirii: „aceste cunoștințe ajută acum la proiectarea unor sisteme și mai bune pentru generarea de apă atmosferică, oferind o soluție durabilă la provocarea crescândă a disponibilității apei dulci în Australia și în regiunile cu stres hidric din întreaga lume”.
Dar descoperirea nu s-a oprit aici. După ce au găsit formula potrivită, au avansat într-o ajustare a designului. Au fabricat oxid de grafen cu ioni de calciu sub formă de aerogel, un material foarte ușor, cu o capacitate mare de adsorbție datorită microporilor care accelerează procesul.
Un nanomaterial revoluționar în aerogel
Rezultatul este că nanomaterialul poate reține de peste trei ori greutatea sa în apă și mai repede decât alte tehnologii existente pentru a produce apă din oxigen. În plus, consumă mai puțină energie electrică, deoarece necesită doar încălzirea sistemului la 50 de grade pentru a obține apă.
Până în prezent, este vorba de o descoperire preliminară, care va trebui apoi extinsă pentru a scala tehnologia și a dezvolta prototipuri de testare.
Deși între 2015 și 2022, ONU recunoaște că a crescut procentul populației mondiale care are acces la un consum sigur și sănătos, până în 2030 vor fi încă excluse peste 2 miliarde de persoane, conform estimărilor. Dar raportul din 2024 clarifică, de asemenea, că acest lucru se va întâmpla „la ritmul actual”.
„Tehnologia noastră va putea fi aplicată în orice regiune în care există umiditate suficientă, dar acces limitat sau disponibilitate redusă la apă potabilă”, explică dr. Joshi, profesor asociat la UNSW Sydney.
Ca întotdeauna în cazul progreselor științifice, viitorul rămâne de văzut.
