Construyeron un extractor de agua atmosférica que da agua dulce de manera rápida y eficiente
Alimentado con energía solar y desarrollado por investigadores de la KAUST, este invento puede extraer agua dulce a un ritmo muy grande.
La escasez de agua dulce es un problema creciente para la humanidad, y la disponibilidad actual no es suficiente para satisfacer la demanda global de consumo. Se estima que aproximadamente 2.800 millones de personas experimentan la falta de este recurso durante al menos un mes cada año.
En este contexto, las tecnologías de captación de agua del aire se presentan como una alternativa prometedora. Estas tecnologías aprovechan la humedad del aire atmosférico y la condensan para obtener agua potable. Sin embargo, estos procesos suelen ser lentos y dependen de un suministro de energía, generalmente eléctrica.
Ahora, ingenieros y científicos de Arabia Saudita y China desarrollaron un sistema que utiliza energía solar para extraer hasta 3 litros de agua por metro cuadrado al día del aire, de manera puramente pasiva, sin necesidad de mantenimiento ni operadores humanos. Este estudio fue publicado en la revista Nature Communications.
Un extractor de agua atmosférica que da agua dulce de manera rápida y eficiente
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“La escasez de agua es uno de los principales desafíos que enfrenta el mundo, lo que es particularmente importante en las regiones de Oriente Medio. Dependiendo de las condiciones locales, es necesario identificar todas las fuentes de agua posibles para obtener agua dulce para nuestro uso diario”, explica Qiaoqiang Gan, de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST).
Una solución innovadora
Los sistemas de extracción de agua atmosférica impulsados por energía solar (SAWE) capturan vapor de agua del aire y lo liberan cuando el material absorbente se satura y se expone al sol. Aunque son más avanzados que tecnologías pasivas como la recolección de niebla o rocío, presentan ciertas limitaciones.
Su baja eficiencia se debe a que solo permiten un ciclo de absorción y liberación por día, lo que limita la cantidad de agua obtenida. Además, su adopción se ve obstaculizada por el alto costo de los nanomateriales, los desafíos para escalar los prototipos y la complejidad de los sistemas, que suelen ser frágiles o requerir mucho mantenimiento.
Para diseñar un sistema pasivo, eficiente y de bajo mantenimiento, el equipo desarrolló una estructura con microcanales verticales, conocidos como puentes de transporte de masa. Estos tubos, ubicados en un contenedor, contienen una solución salina líquida, en este caso cloruro de litio, que actúa como absorbente. Dependiendo de la temperatura, la parte expuesta al ambiente capta agua del aire y la almacena. Al recibir luz solar, el absorbente convierte esa luz en calor, generando vapor de agua en la región de mayor temperatura.
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El vapor de agua se condensa en las paredes de la cámara, generando agua dulce que se recoge en un recipiente y se transfiere continuamente a la zona de alta temperatura. Al mismo tiempo, el líquido concentrado en esa área vuelve a la zona de temperatura ambiente a través de difusión y convección, garantizando la captura constante de vapor mientras haya luz solar.
El equipo utilizó un absorbedor solar fabricado con nanotubos de carbono oxidados sobre una membrana de fibra de vidrio. Gracias a su color negro y a sus microestructuras que atrapan la luz, estos nanotubos lograron absorber el 96% de la radiación solar cuando estaban húmedos.
En pruebas realizadas durante ocho días, con ciclos de ocho horas de luz y 16 de oscuridad, se observó que al aumentar la humedad relativa del 60% al 90%, la producción de agua pasaba de 0,04 a 0,65 kg por metro cuadrado por hora.
Como prueba real sobre el terreno en Arabia Saudita, el área de evaporación se incrementó a 13,5 cm por 24 cm, 36 veces más grande que el prototipo. Esta configuración produjo 2,9 litros por metro cuadrado por día, variando según la energía solar recibida y la humedad relativa.
Esta cantidad es cuatro veces superior a la de un proyecto de agua atmosférica de 2021 y 27 veces mayor que un SAWE de 2017.
En una prueba realizada en Papúa Nueva Guinea, esta cifra se elevó a 4,6 litros por metro cuadrado al día. “Es notable que el agua recolectada se haya utilizado con éxito para el riego de Brassica rapa (col china)”, afirmó el coautor Qiaoqiang Gan, de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah en Arabia Saudita. “Esto demuestra el potencial de la horticultura autosuficiente en áreas sin acceso a fuentes de agua líquida”, concluyó.
