Hackea tu comida con agua

Algunos de los lugares más secos de la Tierra son también algunos de los más difíciles de desarrollar para uso agrícola, expansión residencial y crecimiento económico. Es por eso que los científicos están buscando formas simples y de bajo costo que permitan a las personas en regiones remotas desérticas producir agua limpia que sea segura para beber, cocinar y cultivar los cultivos que necesitan para sobrevivir.

Durante años, los investigadores en el campo de la recolección de agua atmosférica (AWH) se centraron en estructuras mecánicas inspiradas en plantas y animales que habitan en el desierto, como las protuberancias en la espalda del escarabajo del desierto de Namib que pueden atrapar gotas de niebla matutina.

Pero los científicos de la Universidad de Texas en Austin están intentando un enfoque diferente. Están probando hidrogeles para capturar y liberar agua, utilizando los mismos tipos de ingredientes que se encuentran en el té de burbujas, los fideos instantáneos y las gotas para los ojos.

Pruebe las actividades siguientes para ver cómo funcionan los hidrogeles. ¡Luego úsalos para cultivar vegetales sabrosos y agrégalos a recetas para hacer postres divertidos!

Los hidrogeles son un tipo de polímero (una larga cadena de moléculas) que puede retener una gran cantidad de agua, pero no se disuelve. Son hidrófilos, lo que significa que atraen moléculas de agua y, cuando lo hacen, pueden hincharse hasta alcanzar muchas veces su tamaño original. También existen polímeros hidrofóbicos que repelen el agua.

Los científicos de UT Austin fabricaron un nuevo material de hidrogel a partir de dos sustancias principales:

Combinando estas sustancias, los científicos construyeron un condensador de agua que no necesita electricidad. Por la noche, cuando hace frío, absorbe vapor de agua. Durante el día, cuando hace calor, sale agua líquida. Ahora que dos tercios de la población mundial sienten los efectos de la escasez de agua, este tipo de materiales simples para recolectar agua pueden ser parte de la solución al creciente problema de encontrar agua dulce.

En estas dos actividades, probarás qué tan grandes pueden llegar a ser los geles hidrofílicos cuando absorben agua y qué sucede cuando la liberan. Luego usarás el agua almacenada en los hidrogeles para cultivar nuevas plantas.

Notas de seguridad y limpieza:

Comience su experimentación con hidrogeles probando cuánto se expanden las perlas de gel cuando se agregan al agua y cuánto tiempo les toma liberar el agua y encogerse nuevamente.

Mientras trabaja en esta actividad, considere estas preguntas.

Agregue una cantidad de cuentas a su taza o recipiente medidor. Luego agregue agua para llenar el recipiente. Crédito: Kathy Ceceri

Espera a que las cuentas absorban el agua. Crédito: Kathy Ceceri

Mide cuánto se expandieron las cuentas después de absorber toda el agua. Crédito: Kathy Ceceri

Coloque sus cuentas expandidas en un recipiente y marque la altura de las cuentas con una línea. Escribe la fecha en el contenedor. Crédito: Kathy Ceceri

Deja que las cuentas se sequen y suelten el agua. Vea cuántos días tardan las cuentas en volver a su tamaño original. Crédito: Kathy Ceceri

Para esta actividad, usarás las perlas que hidrataste (a las que les agregaste agua) en la Actividad 1 para llenar recipientes para volver a cultivar restos de vegetales que producen verduras comestibles, como la porción sobrante del bulbo blanco de una cebolleta o la parte superior de las hojas. de una zanahoria. Las cuentas retienen agua que ayuda a que crezcan nuevas raíces.

Mientras trabaja en esta actividad, considere estas preguntas.

Haz agujeros en el fondo de tu recipiente. Agrega perlas hidratadas. Coloque las plantas seleccionadas en las cuentas con el lado de la raíz hacia abajo. Crédito: Kathy Ceceri

Coloque sus contenedores con plantas en una bandeja impermeable. Crédito: Kathy Ceceri

Dale luz solar a tus plantas y déjalas crecer. Es posible que necesites agregar más agua. Crédito: Kathy Ceceri

El tipo de celulosa que utilizarás para esta actividad es termo-reversible. Calentarás el hidrogel para que se hinche y luego observarás cómo el agua vuelve a salir a medida que se enfría a temperatura ambiente. ¡Agrégalo a una base de helado para hacer un postre que mantiene su forma mientras está caliente y comienza a derretirse a medida que se enfría!

La receta aquí utiliza Methocel A4C, un tipo de metilcelulosa que forma un gel firme a 122-131°F (50-55°C). Otros tipos de metilcelulosa pueden requerir diferentes tiempos de cocción o diferentes concentraciones. Utilice una báscula si desea tener más control sobre la cantidad de hidrogel en su helado.

* Si no hay horno disponible, puedes “escalfar” una cucharada en un recipiente con agua muy caliente. Mantén la pala en el agua el tiempo suficiente para que el exterior se solidifique antes de deslizarla hacia adentro.

Notas de seguridad y limpieza:

Este polímero absorbe agua y se vuelve sólido cuando está caliente. Luego libera el líquido capturado a medida que se enfría a temperatura ambiente, de modo que parece que se está derritiendo.

Mientras trabaja en esta actividad, considere estas preguntas.

Refrigere la mezcla durante la noche para dar tiempo a que se disuelva la metilcelulosa. Revuelva y deje que la mezcla alcance la temperatura ambiente antes de calentarla. Crédito: Kathy Ceceri

Una vez calentado en el microondas, se formará un gel rígido. Crédito: Kathy Ceceri

Si no hay horno disponible, puedes “escalfar” una cucharada en un recipiente con agua muy caliente. Mantenga la pala en el agua el tiempo suficiente para que el exterior se solidifique antes de deslizarla hacia adentro. Crédito: Kathy Ceceri

Cubra su helado caliente con cacao o chispas. Pruébalo. Crédito: Kathy Ceceri

A medida que el helado caliente se enfríe, se derretirá y volverá a ser líquido. Crédito: Kathy Ceceri

A continuación se muestran algunas formas de seguir explorando el proceso de captura y reutilización del agua:

Escrito por Kathy Ceceri. Editado por Sandy Roberts. Fotos de Kathy Ceceri. Producción digital de Sandy Roberts.

Kathy Ceceri es autor de más de una docena de libros para niños que presentan actividades prácticas de STEAM. También imparte talleres de enriquecimiento en escuelas, museos, bibliotecas y programas extracurriculares, y trabaja con educadores y padres que buscan formas de hacer que el aprendizaje sea más atractivo y divertido.

Un nuevo material desarrollado por científicos de la UT Austin puede absorber rápidamente litros de agua del aire seco del desierto.

Investiga cómo las diferentes texturas de las superficies repelen o absorben el agua.