p Uma nova invenção que usa a luz solar para impulsionar a purificação da água pode ajudar a resolver o problema de fornecer água limpa da rede. p O dispositivo se assemelha a uma grande esponja que absorve água, mas deixa contaminantes, como chumbo, óleo e patógenos - para trás. Para coletar a água purificada da esponja, basta colocá-lo à luz do sol. Os pesquisadores descreveram o dispositivo em artigo publicado esta semana na revista Materiais avançados .

p A inspiração para o dispositivo veio do baiacu, uma espécie que ingere água para inchar seu corpo quando ameaçada, e então libera água quando o perigo passa, disse o co-inventor do dispositivo Rodney Priestley, o Professor Pomeroy e Betty Perry Smith de Engenharia Química e Biológica, e vice-reitor de inovação de Princeton.

p "Para mim, o mais empolgante desse trabalho é que ele pode operar completamente fora da rede, em escalas grandes e pequenas, "Priestley disse." Também poderia funcionar no mundo desenvolvido em locais de baixo custo, é necessária purificação de água sem energia. "

p Xiaohui Xu, um Pesquisador de Pós-Doutorado Presidencial de Princeton no Departamento de Engenharia Química e Biológica e co-inventor, ajudou a desenvolver o material de gel no coração do dispositivo.

p "A luz solar é gratuita, "Xu disse, "e os materiais para fazer este dispositivo são de baixo custo e não tóxicos, portanto, esta é uma forma econômica e ecologicamente correta de gerar água pura. "

p Os autores observaram que a tecnologia oferece a maior taxa de purificação de água solar passiva de qualquer tecnologia concorrente.

p Uma forma de usar o gel seria colocá-lo em uma fonte de água à noite e no dia seguinte colocá-lo à luz do sol para gerar a água potável do dia, Disse Xu.

p O gel pode purificar a água contaminada com petróleo e outros óleos, metais pesados, como chumbo, pequenas moléculas, e patógenos como levedura. A equipe mostrou que o gel mantém sua capacidade de filtrar a água por pelo menos dez ciclos de imersão e descarga, sem redução detectável no desempenho. Os resultados sugerem que o gel pode ser usado repetidamente.

p Para demonstrar o dispositivo em condições do mundo real, Xu levou o dispositivo para Lake Carnegie no campus da Universidade de Princeton.

p Xu colocou o gel na água fria (25 graus Celsius, ou 77 graus Fahrenheit) do lago, que contém microorganismos que o tornam impróprio para beber, e deixe-o absorver a água do lago por uma hora.

p No final da hora, Xu tirou o gel da água e colocou-o em cima de um recipiente. Conforme o sol aquecia o gel, água pura escorreu no recipiente durante a hora seguinte.

p O dispositivo filtra a água muito mais rapidamente do que os métodos existentes de métodos passivos de purificação de água movidos a energia solar, disseram os pesquisadores. A maioria das outras abordagens movidas a energia solar usa a luz solar para evaporar a água, que leva muito mais tempo do que a absorção e liberação pelo novo gel.

p Outros métodos de filtração de água requerem eletricidade ou outra fonte de energia para bombear a água através de uma membrana. Filtração passiva por gravidade, como acontece com filtros de bancada domésticos típicos, requer a substituição regular dos filtros.

p No coração do novo dispositivo está um gel que muda dependendo da temperatura. Em temperatura ambiente, o gel pode atuar como uma esponja, absorvendo água. Quando aquecido a 33 graus Celsius (91 graus Fahrenheit), o gel faz o oposto - empurra a água para fora de seus poros.

p O gel consiste em uma estrutura semelhante a um favo de mel altamente porosa. Uma inspeção mais detalhada revela que o favo de mel consiste em longas cadeias de moléculas repetidas, conhecido como poli (N-isopropilacrilamida), que são reticulados para formar uma malha. Dentro da malha, algumas regiões contêm moléculas que gostam de ter água por perto, ou são hidrofílicos, enquanto outras regiões são hidrofóbicas ou repelentes de água.

p Em temperatura ambiente, as correntes são longas e flexíveis, e a água pode fluir facilmente por meio de ação capilar no material para alcançar as regiões que amam a água. Mas quando o sol aquece o material, as cadeias hidrofóbicas se agrupam e forçam a água para fora do gel.

p Este gel fica dentro de duas outras camadas que impedem que os contaminantes cheguem ao gel interno. A camada do meio é um material de cor escura chamada polidopamina, que transforma a luz do sol em calor e também impede a entrada de metais pesados ​​e moléculas orgânicas. Com o PDA instalado, a luz do sol pode aquecer o material interno, mesmo que a temperatura externa real não seja muito alta.

p A camada externa final é uma camada filtrante de alginato, que bloqueia os agentes patogênicos e outros materiais de entrar no gel.

p Xu disse que um dos desafios para fazer o dispositivo era formular o gel interno para ter as propriedades corretas de absorção de água. Inicialmente, o gel era quebradiço, então ela alterou a composição até que ficasse flexível. Xu sintetizou os materiais e conduziu estudos para avaliar a capacidade do dispositivo de purificar a água, auxiliado pelos co-autores Sehmus Ozden e Navid Bizmark, Associados de pós-doutorado no Instituto de Ciência e Tecnologia de Materiais de Princeton.

p Sujit Datta, professor assistente de engenharia química e biológica, e Craig Arnold, a professora Susan Dod Brown de Engenharia Mecânica e Aeroespacial e diretora do Instituto de Ciência e Tecnologia de Materiais de Princeton, colaborou no desenvolvimento da tecnologia.

p A equipe está explorando maneiras de tornar a tecnologia amplamente disponível com a ajuda da Princeton Innovation, que apóia pesquisadores da Universidade na tradução de descobertas em tecnologias e serviços para o benefício da sociedade.