Estudio y desarrollo de materiales súper-absorbentes de humedad ambiental

Abstract

"La disponibilidad de agua es uno de los principales desafíos a nivel mundial debido al crecimiento de la población, provocando una demanda de este recurso que crece año con año. Es por ello, que la recolección de humedad presente en la atmósfera se presenta como una alternativa para obtener agua sin depender de estar cerca de otros cuerpos acuíferos. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue desarrollar un material polimérico absorbente que fuera capaz de capturar humedad del medio ambiente y liberarla como agua líquida, evaluando tanto su desempeño como la calidad del agua obtenida por parte de este material. Para ello, se sintetizaron compositos poliméricos a base de poli(ácido acrílico) como matriz, incorporando polietilenglicol (PEG) y cloruro de calcio (CaCl₂) como compuestos higroscópicos. Mediante un diseño de experimentos factorial se analizó la influencia del grado de neutralización, el contenido de iniciador y el entrecruzante, variables de síntesis que tuvieron efecto sobre la capacidad de absorción y liberación de agua. Los materiales obtenidos alcanzaron capacidades máximas de absorción de humedad de hasta 2.24 gagua/gmaterial y de liberación de agua de 1.35 gagua/gmaterial a 90 % de humedad relativa, además de mostrar un desempeño favorable bajo condiciones ambientales reales. Por último, la caracterización del agua recuperada incluyó la determinación de sólidos disueltos totales, pH, conductividad, espectroscopia FTIR y análisis microbiológico. Los resultados revelaron la limitación para su uso directo en consumo humano, aunque destacan su potencial para aplicaciones en sistemas de riego y procesos industriales."

"Water availability is one of the primary global challenges, driven by population growth, which leads to an increasing demand for this vital resource year after year. In this context, atmospheric moisture harvesting emerges as a promising alternative to obtain water without the need of proximity to conventional surface or groundwater sources. Therefore, the objective of this work was to develop an absorbent polymeric material capable of capturing environmental humidity and releasing it as liquid water, while evaluating both its performance and the quality of the recovered water. For this purpose, polymeric composites were synthesized using poly(acrylic acid) as the matrix, incorporating polyethylene glycol (PEG) and calcium chloride (CaCl₂) as hygroscopic agents. A factorial experimental design was employed to analyze the influence of synthesis variables, including degree of neutralization, initiator content, and crosslinker concentration, and their effect on absorption and release capacities. The resulting materials achieved maximum absorption capacities of 2.24 gwater/gmaterial and water release of 1.35 gwater/gmaterial at 90% relative humidity, in addition to exhibiting favorable performance under real environmental conditions. Finally, the recovered water was characterized by determining total dissolved solids, pH, conductivity, FTIR spectroscopy, and microbiological analysis. The results revealed limitations for direct use in human consumption; however, these materials have for applications in irrigation systems and industrial processes."