Les hydrogels ont une capacité étonnante à gonfler et à absorber l’eau. Dans la vie quotidienne, ils sont utilisés dans les pansements, les couches et bien plus encore pour retenir l’humidité. Une équipe de chercheurs a maintenant trouvé une autre utilisation : extraire rapidement de grandes quantités d’eau douce de l’air à l’aide d’un hydrogel spécialement développé contenant un sel hygroscopique. L’étude, publiée dans la revue Angewandte Chemiemontre que le sel améliore l’absorption d’humidité du gel, ce qui le rend adapté à la collecte de l’eau dans les régions sèches.
Les hydrogels peuvent absorber et stocker plusieurs fois leur poids en eau. Ce faisant, le polymère sous-jacent gonfle considérablement en incorporant de l’eau. Cependant, à ce jour, l’utilisation de cette propriété pour produire de l’eau douce à partir d’eau atmosphérique n’a pas été envisageable, car la collecte de l’humidité de l’air est encore trop lente et peu efficace.
D’autre part, l’absorption d’humidité pourrait être améliorée en ajoutant des sels hygroscopiques capables d’éliminer rapidement de grandes quantités d’humidité de l’air. Cependant, les sels hygroscopiques et les hydrogels ne sont généralement pas compatibles, car une grande quantité de sel influence la capacité de gonflement de l’hydrogel et dégrade ainsi ses propriétés. De plus, les ions de sel ne sont pas étroitement coordonnés dans le gel et sont facilement emportés.
Le scientifique des matériaux Guihua Yu et son équipe de l’Université du Texas à Austin, aux États-Unis, ont maintenant surmonté ces problèmes en développant un hydrogel particulièrement « respectueux du sel ». Comme le montre leur étude, ce gel acquiert la capacité d’absorber et de retenir l’eau lorsqu’il est combiné avec un sel hygroscopique. Grâce à leur hydrogel, l’équipe a pu extraire près de six litres d’eau pure par kilo de matière en 24 heures, d’un air à 30 % d’humidité relative.
La base du nouvel hydrogel était un polymère construit à partir de molécules zwitterioniques. Les polyzwitterions portent à la fois des groupes fonctionnels chargés positifs et négatifs, ce qui a aidé le polymère à devenir plus sensible au sel dans ce cas. Initialement, les brins moléculaires du polymère étaient étroitement entremêlés, mais lorsque les chercheurs ont ajouté le sel de chlorure de lithium, les brins se sont détendus et un hydrogel poreux et spongieux s’est formé. Cet hydrogel chargé de sel hygroscopique a pu incorporer rapidement et facilement des molécules d’eau.
En fait, l’incorporation de l’eau était si rapide et facile que l’équipe a pu mettre en place un système cyclique de séparation continue de l’eau. Ils ont laissé l’hydrogel pendant une heure à chaque fois pour absorber l’humidité atmosphérique, puis ont séché le gel dans un condenseur pour recueillir l’eau condensée. Ils ont répété cette procédure plusieurs fois sans entraîner de perte substantielle de la quantité d’eau absorbée, condensée ou collectée.
Yu et l’équipe disent que l’hydrogel tel que préparé « devrait être optimal pour une récolte efficace de l’humidité pour le rendement quotidien potentiel en eau ». Ils ajoutent que les hydrogels polyzwitterioniques pourraient jouer un rôle fondamental à l’avenir pour récupérer l’eau atmosphérique dans les régions arides et frappées par la sécheresse.
Source de l’histoire :
Matériaux fourni par Wiley. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
.
