Un team internazionale di ricercatori ha creato i Cristalli Janus, capaci di estrarre l’acqua dall’aria, in modo sostenibile. Questa innovazione, infatti, non prevede alcun utilizzo di fonti energetiche ma, anzi, rappresenterebbe un rimedio al problema della siccità. Si tratterebbe, dunque, di un passo avanti per la scienza dei materiali ma anche per la lotta globale contro la scarsità d’acqua.
Quella dell’accesso all’acque è una delle principali piaghe dei tempi correnti, motivo per cui numerosi sono gli studi incentrati su tale tema. La rivoluzione apportata dai Cristalli Janus, però, è che, a differenza delle soluzioni ipotizzate da altri ricercatori, questi non sono energivori. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista scientifica Journal of the American Chemical Society.
La ricerca sui Cristalli Janus
La ricerca è stata condotta da un team internazionale, composto da esperti provenienti da diverse università e istituti di ricerca. Nello specifico, sono state coinvolte la Jilin University, lo Smart Materials Lab della NYU Abu Dhabi e il Center for Smart Engineering Materials. A coordinare il team di lavoro è stato Pance Naumov, professore di Chimica alla New York University Abu Dhabi, il quale ha dichiarato:
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.
Questo è stato il punto di partenza dello studio, il quale si è ispirato alla capacità di sopravvivenza di alcuni animali, negli ambienti aridi. Sono stati presi come punto di riferimento, per esempio, gli scarabei e le lucertole del deserto. Questi, infatti, riescono a raccogliere l’umidità, grazie ad alcune parti del loro corpo, le quali sono sia idrofile che idrofobe. Ciò vuol dire che riescono a catturare l’umidità dall’aria, ad accumularla e a trasportarla attraverso le aree idrofobiche.
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Come sono stati realizzati i Cristalli Janus?
Sulla base di quest’attenta analisi degli animali, i ricercatori hanno realizzato i Cristalli Janus, cioè materiali organici che presentano una superficie divisa in due parti. Un lato, infatti, cattura l’acqua, mentre l’altro la trasporta verso un recipiente, affinché sia raccolta. Per crearli, il team di lavoro ha scelto tre composti organici, chimicamente versatili, da cui sono nati cristalli organici elastici. In seguito, è stato testato il modo in cui ogni materiale interagiva con l’acqua trasportata dall’aria.
Alla fine, sono stati realizzati i Cristalli Janus che, come gli animali, contengono a livello superficiale sia una parte idrofila che una idrofobica. Il loro punto forte è la struttura, elastica, trasparente e altamente efficiente. Soprattutto grazie alla trasparenza, il processo di condensazione può essere osservato in tempo reale, a occhio nudo.
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Una soluzione alternativa
Quella dei Cristalli Janus è una soluzione alternativa a quella tipicamente utilizzata per combattere la scarsità idrica. Di solito, un metodo comune è la desalinizzazione, un processo che serve a ottenere acqua potabile ma che consuma ingenti quantità di energia. Consiste, infatti, nel rimuovere tutto il sale disciolto nell’acqua salata, per l’appunto.
I Cristalli Janus, invece, si basano su un processo spontaneo in determinate condizioni ambientali, che può essere portato avanti senza sprechi di energia. La raccolta e il trasferimento dell’acqua vengono fatti coincidere in un unico processo, così da massimizzare la quantità di acqua raccolta, ridurre gli sprechi e semplificare la gestione delle risorse idriche. Afferma 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 attivi, auto-rilevanti ed efficienti che, se utilizzati su larga scala, possono aiutarci a combattere la scarsità d’acqua a livello globale.
