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Generador de vapor ecológico para desalinización y tratamiento de agua

21.04.2020

En 2040, se estima que una cuarta parte de los niños del mundo vivirán en regiones donde escasea el agua limpia y potable. La desalinización de agua de mar y el tratamiento de aguas residuales son dos formas posibles de mitigar esto, y los investigadores de la Universidad de Linköping han desarrollado un generador de vapor económico y ecológico para desalinizar y purificar el agua utilizando la luz solar.

El generador de vapor consiste en un aerogel que contiene una estructura a base de celulosa decorada con polímero conjugado orgánico PEDOT:PSS. El polímero tiene la capacidad de absorber la energía de la luz solar en la parte infrarroja del espectro, donde se transfiere la mayor parte del calor solar. El aerogel tiene una nanoestructura porosa, lo que significa que sus poros pueden absorber una gran cantidad de agua. Una capa de 2 mm de este material puede absorber el 99% de la energía del espectro solar.

También se coloca una espuma flotante porosa y aislante entre el agua y el aerogel para que el generador de vapor se mantenga a flote. El calor del sol evapora el agua, dejando atrás la sal y otros materiales.

El aerogel es duradero y se puede limpiar, por ejemplo, con agua salada, para poder volver a utilizarlo. Esto puede repetirse muchas veces. El agua que pasa por el sistema por evaporación se convierte en agua potable de muy alta calidad.

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Nuevo método para crear baterías potentes 08.05.2024

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Contenido de alcohol de la cerveza caliente. 07.05.2024

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Principal factor de riesgo para la adicción al juego 07.05.2024

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El ruido del tráfico retrasa el crecimiento de los polluelos 06.05.2024

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Objetos de aerogel 3D en miniatura estables 26.08.2020

Investigadores de los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales (Empa) han creado microestructuras estables y bien formadas a partir de aerogel de sílice utilizando una impresora 3D. Las estructuras impresas pueden tener hasta décimas de milímetro de espesor. El nuevo aerogel de sílice tiene mejores propiedades mecánicas e incluso se puede perforar y moler. Esto abre posibilidades completamente nuevas para el posprocesamiento de moldes de aerogel impresos en 3D.

El aerogel a base de sílice son espumas ligeras y porosas que proporcionan un excelente aislamiento térmico. Este material es muy frágil y, por lo tanto, los objetos de aerogel de gran tamaño suelen estar reforzados con fibras orgánicas o bipoliméricas. Convertir artículos pequeños de otros más grandes no es una tarea fácil. Y la impresión inmediata de un objeto en miniatura es aún más difícil.

El nuevo método desarrollado por los científicos de Empa permite obtener objetos pequeños y estables a partir de aerogel. Con este método, es posible ajustar con precisión las propiedades de fluidez y solidificación de la tinta de silicona, a partir de la cual se obtiene posteriormente el aerogel, de modo que es posible imprimir tanto estructuras autoportantes como membranas delgadas. Como ejemplo de tales estructuras, los investigadores imprimieron las hojas y las inflorescencias de una flor de loto. El objeto de prueba flota en la superficie del agua debido a las propiedades hidrofóbicas y la baja densidad del aerogel de sílice, al igual que su modelo natural. La nueva tecnología también hace posible por primera vez imprimir microestructuras XNUMXD complejas a partir de múltiples materiales.

Utilizando una membrana de aerogel impresa, los investigadores construyeron una bomba de gas "termomolecular" que funciona sin piezas móviles ("bomba Knudsen"). El principio de funcionamiento se basa en la transferencia limitada de gas en una red de poros nanométricos o canales unidimensionales, cuyas paredes son calientes en un extremo y frías en el otro. El equipo construyó una bomba de aerogel de este tipo que estaba recubierta por un lado con nanopartículas de óxido de manganeso negro. Cuando se le dirige una fuente de luz, la bomba se calienta en el lado oscuro y comienza a bombear gases o vapores de solventes.

Tal bomba, que funciona únicamente con luz solar, no solo puede bombear aire, sino también purificarlo. Si hay contaminantes o toxinas en el aire, como el disolvente tolueno, el aire puede circular a través de la membrana varias veces y el contaminante se destruye químicamente mediante una reacción catalizada por las nanopartículas de óxido de manganeso.

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