Crean un sistema para extraer agua potable directamente del aire solo con energía solar

By 14/10/2020 Portal

El 40% de la población mundial sufre escasez de agua, por lo que se buscan tecnologías que ayuden a extraer el líquido elemento en forma potable de fuentes poco tradicionales. Por ejemplo, existen sistemas que recolectan el agua de la niebla o del rocío y que ya están implementados en algunos desiertos costeros, aunque necesitan mucha humedad. También hay equipos que extraen directamente desde el aire, si bien son muy costosos y la escasez de agua fundamentalmente ataca a países en desarrollo. Sin embargo, un nuevo dispositivo desarrollado por científicos del MIT y la Universidad de California en Berkeley podría proporcionar una nueva forma de obtener agua limpia y fresca en casi cualquier lugar de la Tierra, extrayendo agua directamente de la humedad del aire, incluso en los lugares más secos. Y de forma bastante asequible: solo con luz solar.

El prototipo acaba de ser presentado ante la comunidad cient√≠fica en un estudio publicado en la revista ¬ęJoule¬Ľ. En realidad, se trata de un dispositivo que mejora otro desarrollado hace tres a√Īos tambi√©n por el MIT y los mismos miembros del equipo, que sirvi√≥ para probar el concepto de extraer agua del aire aprovechando la diferencia de temperatura dentro del dispositivo. As√≠ es como un material adsorbente, que acumula l√≠quido en su superficie, absorbe la humedad del entorno por la noche. Por la ma√Īana, con la luz del sol, el material se calienta, la diferencia de temperatura entre la parte superior calentada y la parte inferior sombreada hace que el agua se libere del material, para despu√©s condensarse en una placa de recolecci√≥n.

La solución: zeolita
El problema de este dispositivo es que requer√≠a el uso de materiales especializados llamados armazones organomet√°licos (o MOF), una suerte de peque√Īos cristales diminutos que pueden purificar el agua, pero que tienen un coste muy elevado y son dif√≠ciles de producir. Por eso, el reto del equipo, liderado por Evelyn Wang, jefa del Departamento de Ingenier√≠a Mec√°nica del MIT, era encontrar otro material que hiciera lo mismo pero a menor coste para poder producir un equipo rentable y pr√°ctico.

Encontraron la respuesta en la zeolita, otro material compuesto por aluminofosfato de hierro microporoso, ampliamente disponible y estable, además de tener las propiedades absorbentes adecuadas que permiten al dispositivo extraer agua gracias a las fluctuaciones de temperatura entre el día y la noche.

Dise√Īo en dos etapas
El dise√Īo de dos etapas fue desarrollado por la estudiante de posgrado Alina LaPotin: una placa solar en la parte superior del dispositivo recolecta el calor, que pasa a la zeolita. √Čsta se calienta, liberando la humedad que el material ha capturado durante la noche. Despu√©s, ese vapor se condensa en otra placa colectora, que es una hoja de cobre directamente en contacto con la segunda capa de zeolita, donde tambi√©n el calor de condensaci√≥n se utiliza para liberar el vapor de esa capa posterior (es decir, que se trata de una segunda fuente de energ√≠a, aportando calor al sistema). Las gotas de agua recolectadas de cada una de las dos capas se canalizan juntas a un tanque, lista para ser consumida.

Prototipo que sirvió para las pruebas reales en una azotea del dispositivo de recolección de agua a partir del aire seco. El dispositivo, que estaba conectado a un portátil para la recopilación de datos, fue montado en ángulo para mirar al sol. Posee una placa solar negra en la parte superior, y el agua que produjo fluyó en dos tubos que se pueden ver en la parte inferior

Alina LaPotin
De momento, el dispositivo ha conseguido duplicar la capacidad del anterior prototipo hasta la producci√≥n de 0,8 litros por d√≠a por metro cuadrado de √°rea de recolecci√≥n solar, pero depende de las variaciones de temperatura locales, del flujo de la luz y los niveles de humedad. Por supuesto, tambi√©n del tama√Īo de las propias placas solares.

Si bien se han utilizado sistemas similares de dos etapas para otras aplicaciones como la desalinizaci√≥n, Wang afirma: ¬ęCreo que nadie ha seguido realmente esta v√≠a, la de utilizar un sistema de este tipo para la recolecci√≥n de agua atmosf√©rica (AWH por sus siglas en ingl√©s)¬Ľ. Ahora el siguiente paso es encontrar materiales a√ļn m√°s eficientes -ya se est√° probando nuevos compuestos con una absorci√≥n cinco veces mayor que la de la zeolita- y perfeccionar el dispositivo para adaptarlo a aplicaciones espec√≠ficas, como por ejemplo crear una versi√≥n port√°til destinada a operaciones militares al aire libre. Este prototipo es solo el principio de un equipo con un amplio margen de mejoras, recalcan los investigadores.