TherGel: Hidrogels termosensibles per a la recuperació d’aigua potable a partir d’aigua salina

Prop de dos mil milions de persones viuen en països amb elevat estrès hídric. En les pròximes dècades, aquesta situació s'agreujarà a causa de l'augment de la demanda d'aigua i de l'efecte del canvi climàtic, que ja s'està notant amb una marcada sequera en tota la zona Mediterrània en els últims mesos. Per aquest motiu, urgeix trobar nous materials per a la dessalinització de l'aigua i intentar pal·liar l'escassetat d'aquesta.

Els hidrogels termosensibles són polímers que poden patir canvis controlats en el seu grau d'hidratació en funció de la temperatura a la qual estan exposats. A causa de la seva xarxa tridimensional porosa, els hidrogels són capaços d'absorbir una gran quantitat d'aigua, sense dissoldre's en ella; i, en el cas particular dels termosensibles, aquests són capaços d'expulsar-la en escalfar-se (aproximadament per sobre de 32 °C), generant aigua lliure de sals. Per aquesta raó, en els últims anys s'ha investigat i comprovat la seva eficàcia en sistemes dessalinitzadors per osmosi directa. Alguns investigadors han aconseguit una eficiència d'evaporació al voltant del 70 % de l'aigua que absorbeix l'hidrogel, en només 10 minuts, aconseguint una taxa de ∼26 KMH (kg/metre quadrat per hora) d'aigua neta, que és el suficient per satisfer la demanda d'aigua diària d'una persona adulta. Per potenciar la seva capacitat d’“expulsió d'aigua” se solen emprar compostos capaços d'absorbir energia, com és el cas dels polímers conductors. Els polímers conductors són compostos amb capacitat de resposta a la llum, actuant com a absorbent fototèrmic. A més, es poden utilitzar potencialment com a materials lleugers i semiconductors en aplicacions electroquímiques, com ara en elèctrodes semisòlids, els quals són utilitzats en les tecnologies de dessalinització d'aigua salobre o aigua de mar.

En aquest context es desenvolupa el projecte TherGel, liderat pel grup de recerca en Innovació en Materials i Enginyeria Molecular - Biomaterials per a Teràpies Regeneratives (IMEM-BRT) de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC). TherGel té com a objectiu combinar les propietats de tots dos materials en un hidrogel polimèric conductor perquè pugui ser emprat en sistemes d'evaporació d'aigua, com ara membranes de filtració, i electròlits sòlids actius en cel·les electroquímiques de desionització capacitiva d'aigua salada.

El projecte està pensat per desenvolupar un prototip d'auto-purificació d'aigua a les llars, sense la necessitat de consum elèctric o equips a pressió, únicament fent servir l'energia d'escalfament del sol. El desenvolupament de tecnologies de baix cost per a la purificació de l'aigua i la dessalinització de l'aigua de mar són d'importància estratègica per satisfer les necessitats actuals i futures d'aigua adaptada per al consum domèstic, i s'emmarquen dins dels Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS 6- Aigua neta i sanejament).