Científicos chinos han construido un dispositivo que aprovecha el sol como fuente de energía para garantizar un suministro barato de agua limpia.
La nueva zona cero de la sequía en España es Cataluña, que ya contempla la posibilidad de que barcos cisterna colaboren en el suministro de agua, mientras el sur afronta la peor escasez desde 1961 y provincias como la de Málaga planean usar desaladoras portátiles para paliar la emergencia. Pero no es un problema sólo de nuestro país: más de 2.200 millones de personas en todo el mundo viven actualmente en países con problemas de suministro de agua potable. La solución, como en otros muchos campos, puede estar en la tecnología, que ofrece soluciones como el invento del MIT que permite desalar agua sin usar energía.
Sin embargo, además de recurrir al agua del mar como fuente del preciado líquido, los científicos llevan años planteando otros enfoques, como la captación del agua atmosférica. A los inventos ya existentes, como el de este ingeniero español de 82 años, se acaba de sumar el propuesto por un equipo de investigadores de la Universidad Jiao Tong de Shanghái (China), que apuesta por un sistema que usa la luz del sol para obtener una eficacia récord en la conversión de la humedad atmosférica en agua lista para su consumo.
En un artículo publicado en la revista especializada Applied Physics Review, el grupo dirigido por el ingeniero Ruzhu Wang describe los detalles de un dispositivo de captación pasiva de aire-agua por adsorción (PAWH, por sus siglas en inglés). Este fenómeno físico, que no se debe confundir con la absorción, se refiere al proceso por el cual los átomos, iones o moléculas de una sustancia se adhieren a la superficie de un material. En este caso, se complementa con el fenómeno opuesto, la desorción, que se da cuando el sólido alcanza cierta temperatura gracias a la luz solar.
Agua atmosférica
Entre los 100 y los 600 metros de espesor de la última capa que separa nuestro planeta del espacio exterior, cada metro cúbico de aire contiene entre 4 y 25 gramos de vapor de agua. En total, el agua atmosférica es el equivalente al 10% del agua dulce de todos los lagos de la Tierra.
Se trata de un recurso con un potencial enorme gracias a su pureza y su ubicuidad. Además, puede reponerse fácilmente mediante la evaporación del agua y la circulación del aire, por lo que es potencialmente inagotable. Su obtención en las zonas con más sequía, donde también se suelen dar más horas de sol al año, es crucial. Por eso existe un gran interés por parte de la comunidad científica en aprovechar la luz solar como fuente de energía para garantizar un suministro estable y barato de agua limpia.
Hasta ahora, sistemas similares al propuesto por Wang y sus compañeros se han enfrentado a numerosos problemas, como "la gestión de los materiales adsorbentes, la transferencia de calor y masa, los componentes de desorción y condensación y las estrategias operativas del sistema". Además de mejorar esos aspectos, en su propuesta han tenido como prioridad reducir el coste del adsorbente y mejorar sus propiedades para construir un prototipo que fuera rentable y escalable.
Para lograrlo, los investigadores consiguieron sintetizar un gel superhigroscópico, es decir, especialmente capaz de captar y expulsar la humedad según las circunstancias. En su fabricación utilizaron diversos derivados vegetales y sales higroscópicas, que son las que le permiten retener una cantidad de agua nunca antes vista. "Nos impresionó que incluso cuando se inyectaban hasta 5 gramos de sal en 1 gramo de polímero, el gel resultante mantenía buenas propiedades de hinchamiento y retención de sal", sostiene Wang.
Coste asequible
Los resultados de los experimentos a los que se sometió el gel resultante sorprendieron a los propios científicos: un kilogramo fue capaz de adsorber 1,18 kg de agua en ambientes atmosféricos áridos y hasta 6,4 kg en ambientes húmedos. Además, su sencilla composición y preparación lo convierten en un material barato y con posibilidades de fabricarse a gran escala.
Pero el dispositivo no sólo debía adsorber el agua, sino también ser capaz de 'expulsarla'. El proceso de desorción eleva la temperatura del vapor por encima de la temperatura de pasteurización (70 ºC), eliminando la mayoría de los componentes no volátiles, así como todo tipo de microorganismos y virus, potabilizándola sin pasos adicionales de purificación.
Para ello, los investigadores fabricaron un prototipo que aprovechaba la luz solar para alcanzar esa temperatura y que incluía cámaras de desorción y condensación configuradas en paralelo. Para aumentar la recuperación de agua a más del 90%, emplearon un turboventilador (mucho más pequeño y sencillo que los de los aviones), que consiguió optimizar el resultado.
El excepcional comportamiento del dispositivo en el laboratorio debía ponerse a prueba también al aire libre. Así, los investigadores descubrieron que el sistema era capaz de liberar el agua adsorbida no sólo en los momentos de más sol, sino también por la mañana o por la tarde, cuando la luz solar suele ser más débil
"Esta tecnología de captación de agua atmosférica puede utilizarse para aumentar las necesidades diarias de suministro de agua, como el agua potable doméstica, el agua industrial y el agua para la higiene personal", concluyó Wang.
Sin embargo, todavía quedan retos pendientes para poder ver el PAWH en funcionamiento como solución comercial a gran escala para combatir la sequía. El objetivo actual de los investigadores pasa por conseguir la adsorción y desorción simultáneas y maximizar la producción diaria de agua por unidad de masa de adsorbente.
Lo que sí tienen claro es que, aparte de este objetivo, un material como el que han descubierto durante su investigación puede desempeñar otras funciones en aplicaciones futuras como el riego agrícola, la gestión térmica de dispositivos electrónicos o para mejorar el rendimiento de los deshumificadores.
Font, article de Ismael Marinero per a "El Español"
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