Materiales híbridos mesoporosos bioinspirados basados en estructuras de sílice biológica para la recolección...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería ambiental
• Gestión de los recursos hídricos

Sus antecedentes:

• Las regiones cársticas sufren una grave escasez de agua debido a las fugas hidrológicas y a una geología compleja.
• Las tecnologías de recolección de agua existentes a menudo carecen de eficiencia y estabilidad en entornos áridos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un material de condensación poroso bioinspirado para una recolección eficiente de agua.
• Optimizar las propiedades del material para mejorar la adsorción, retención y condensación del agua.
• Evaluar el rendimiento del material en ciclos diurnos simulados para aplicaciones áridas.

Principales métodos:

• Fabricación de un material poroso a base de arena con propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas adaptadas.
• Optimización de la formulación del material utilizando experimentos ortogonales para la porosidad y la distribución de los poros.
• Incorporación de fibras de aluminio para mejorar la difusividad térmica y la transferencia de calor.
• Evaluación de las tasas de recogida de agua, la dinámica adsorción-desorción y la estabilidad en condiciones simuladas.

Principales resultados:

• La formulación óptima logró una alta porosidad (~ 58%) y una distribución uniforme de los poros, dando una tasa de recolección de agua de 0,066-0,068 g g-1 h-1.
• La adición de fibra de aluminio mejoró la difusividad térmica en un 37,5%, mejorando la eficiencia de la condensación.
• El material modificado mostró un aumento del 140% en la retención de agua durante la noche y un rendimiento diario 42.3% mayor en comparación con el material no modificado.
• El material demostró una adsorción-desorción de agua dinámica estable, superando la inestabilidad estructural.

Conclusiones:

• Se diseñó con éxito un material de recolección de agua rentable y respetuoso con el medio ambiente.
• La sinergia porotérmica del material permite una eficiente recolección y retención de agua en entornos difíciles.
• Las aplicaciones potenciales incluyen el suministro de agua en regiones áridas, el microirrigación y la regulación de la humedad.