Dai deserti alle città, l’accesso all’acqua rappresenta una delle sfide più urgenti del nostro tempo. E se la soluzione fosse nell’aria? In effetti, da tempo si stanno sviluppando tecnologie per raccogliere l’acqua dall’aria, ma molte soluzioni sono altamente energivore. Tranne quella di un team internazionale di ricercatori di ben tre diverse università e istituti di ricerca: la Jilin University, lo Smart Materials Lab della NYU Abu Dhabi e il Center for Smart Engineering Materials. Stiamo parlando dei cristalli Janus, capaci di raccogliere acqua dall’aria senza alcun bisogno di energia.
Janus, i cristalli intelligenti che si ispirano alla natura
“L’atmosfera terrestre contiene un’abbondanza di acqua dolce non sfruttata, ma abbiamo un disperato bisogno di materiali in grado di catturare e raccogliere in modo efficiente questa umidità e condensarla in acqua potabile”.
Così spiega il professor Pance Naumov, a capo della ricerca che ha portato allo sviluppo di questi cristalli intelligenti. Una ricerca che si ispira all’incredibile capacità di sopravvivenza negli ambienti aridi di alcuni animali, come ad esempio gli scarabei e le lucertole del deserto.
Proprio questi animali sono maestri nel raccogliere umidità, grazie ad alcune parti del corpo che sono sia idrofile che idrofobe, in grado ovvero di catturare efficacemente l’umidità dall’aria, e di accumularle e trasportarle attraverso le aree idrofobiche.
Partendo da questo spunto, gli scienziati hanno quindi sviluppato i cristalli Janus, materiali organici con una superficie divisa in due: una parte cattura l’acqua e l’altra la trasporta verso un recipiente per la raccolta.
Come hanno sviluppato i cristalli Janus
All’inizio, i ricercatori hanno “coltivato” alcuni materiali partendo da composti organici versatili. Poi, hanno testato il modo in cui ciascuno di questi materiali interagiva con l’acqua trasportata dall’aria.
Tutto ciò ha portato alla creazione di questi nuovi materiali per la raccolta dell’acqua, appunto i cristalli Janus, che come gli animali del deserto contengono parti sia idrofile che idrofobe a livello superficiale.
La chiave del successo sta nella struttura di questi cristalli, che sono elastici, trasparenti e altamente efficienti. E proprio grazie alla loro trasparenza, è possibile osservare il processo di condensazione in tempo reale.
La soluzione alternativa alla desalinizzazione
In un mondo dove la scarsità idrica è aggravata dai cambiamenti climatici, ogni goccia conta. Attualmente, una delle soluzioni più comuni per ottenere acqua potabile è la desalinizzazione, un processo che però consuma enormi quantità di energia.
E qui entrano in gioco i cristalli Janus, che uniscono raccolta e trasferimento dell’acqua in un unico processo. Questa doppia funzionalità permette non solo di massimizzare la quantità d’acqua raccolta, ma anche di ridurre gli sprechi e semplificare la gestione delle risorse idriche.
Dice sempre Naumov:
“I cristalli sviluppati dal nostro team non solo sfruttano la conformità meccanica e la trasparenza ottica dei cristalli organici, ma aprono anche la strada alla progettazione di raccoglitori tensioattivi attivi, autosensibili ed efficienti che, se utilizzati su scala più ampia, possono aiutarci a combattere la scarsità d’acqua a livello sociale”.
La scoperta, pubblicata sulla rivista Journal of the American Chemical Society, rappresenta un passo avanti non solo per la scienza dei materiali, ma anche per la lotta globale contro la scarsità d’acqua.
