Cotidiano, más de 141 mil millones de litros de agua se utilizan únicamente para descargar inodoros. Con millones de ciudadanos del mundo experimentando escasez de agua, ¿y si esa cantidad pudiera reducirse en un 50%?

La posibilidad puede existir a través de una investigación realizada en Penn State, lanzado hoy (18 de noviembre) en Sostenibilidad de la naturaleza .

"Nuestro equipo ha desarrollado una robusta bioinspiración, líquido, Recubrimiento repelente de lodos y bacterias que esencialmente puede hacer que un inodoro se limpie automáticamente, "dijo Tak-Sing Wong, Wormley Early Career Professor of Engineering y profesor asociado de ingeniería mecánica e ingeniería biomédica.

En el Laboratorio Wong de Ingeniería Inspirada en la Naturaleza, ubicado dentro del Departamento de Ingeniería Mecánica y el Instituto de Investigación de Materiales, Los investigadores han desarrollado un método que reduce drásticamente la cantidad de agua necesaria para descargar un inodoro convencional. que suele requerir 6 litros.

Co-desarrollado por Jing Wang, un doctorado del laboratorio de Wong, el recubrimiento de superficie lisa arraigada en líquido (LESS) es un aerosol de dos pasos que, entre otras aplicaciones, se puede aplicar a una taza de inodoro de cerámica. El primer spray creado a partir de polímeros injertados molecularmente, es el paso inicial para construir una base extremadamente suave y repelente a los líquidos.

"Cuando se seque, el primer spray hace crecer moléculas que parecen pequeños pelos, con un diámetro de aproximadamente 1, 000, 000 veces más delgado que el de un humano, "Dijo Wang.

Si bien esta primera aplicación crea una superficie extremadamente lisa tal como está, el segundo spray infunde una fina capa de lubricante alrededor de esos "pelos" nanoscópicos para crear una superficie súper resbaladiza.

"Cuando colocamos esa capa en un inodoro en el laboratorio y le echamos materia fecal sintética, ella (la materia fecal sintética) simplemente se desliza completamente hacia abajo y nada se pega a ella (el inodoro), "Dijo Wang.

Con esta novedosa superficie resbaladiza, Los inodoros pueden limpiar eficazmente los residuos del interior de la taza y eliminar los desechos con solo una fracción del agua que se necesitaba anteriormente. Los investigadores también predicen que el recubrimiento podría durar unas 500 descargas en un inodoro convencional antes de que sea necesaria una nueva aplicación de la capa de lubricante.

Mientras que otras superficies resbaladizas con infusión de líquido pueden tardar horas en curarse, el recubrimiento de dos pasos LESS tarda menos de cinco minutos. Los experimentos del investigador también encontraron que la superficie repelía eficazmente las bacterias, particularmente los que propagan enfermedades infecciosas y olores desagradables.

Si fuera ampliamente adoptado en los Estados Unidos, podría dirigir recursos críticos hacia otras actividades importantes, a las zonas afectadas por la sequía o a las regiones que experimentan escasez crónica de agua, dijeron los investigadores.

Impulsado por estas soluciones humanitarias, los investigadores también esperan que su trabajo pueda tener un impacto en el mundo en desarrollo. La tecnología podría utilizarse en inodoros sin agua, que se utilizan ampliamente en todo el mundo.

"La caca que se pega al inodoro no solo es desagradable para los usuarios, pero también presenta serios problemas de salud, "Dijo Wong.

Sin embargo, si un inodoro o urinario sin agua usó el revestimiento LESS, el equipo predice que este tipo de accesorios sería más atractivo y seguro para un uso generalizado.

Para abordar estos problemas tanto en los Estados Unidos como en todo el mundo, Wong y sus colaboradores, Wang, Birgitt Boschitsch, y Nan Sun, todos los alumnos de ingeniería mecánica, comenzó una empresa de nueva creación.

Con el apoyo del TechCelerator de Ben Franklin Technology Partners, la Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Energía, la Oficina de Investigaciones Navales, el concurso de planes de negocio de arroz y el combinador en Y, su empresa, materiales impecables ya está introduciendo el revestimiento LESS en el mercado.

"Nuestro objetivo es llevar tecnología impactante al mercado para que todos puedan beneficiarse, ", Dijo Wong." Para maximizar el impacto de nuestra tecnología de recubrimiento, tenemos que sacarlo del laboratorio ".

Viendo hacia adelante, el equipo espera que spotLESS Materials desempeñe un papel en el mantenimiento de los recursos hídricos del mundo y continúe expandiendo el alcance de su tecnología.

"Como investigador en un entorno académico, mi objetivo es inventar cosas de las que todos puedan beneficiarse, ", Dijo Wong." Como Penn Stater, Veo que esta cultura se amplifica a través del espíritu empresarial, y estoy emocionado de contribuir ".