Las sequías han estado en los titulares de todo el mundo en los últimos años, desde la crisis del agua de California hasta la grave escasez de agua de Ciudad del Cabo, y las investigaciones sugieren que el 25 por ciento del mundo podría quedar en sequía permanente debido al cambio climático. Pero, ¿qué pasaría si pudieras simplemente sacar agua del aire?
Esa es la premisa de una nueva tecnología desarrollada por investigadores de la Universidad de California, Berkeley. Es una cosechadora de agua que puede extraer agua del aire, incluso en climas extremadamente secos, sin usar otra energía que la luz solar ambiental.
La clave para la cosechadora de agua es una nueva clase de materiales llamados armazones organometálicos (MOF). Estos MOF son materiales sólidos pero porosos con enormes áreas de superficie: un MOF del tamaño de un cubo de azúcar puede tener una superficie interna tan grande como muchos campos de fútbol. Esto significa que pueden absorber gases y líquidos, y luego liberarlos rápidamente cuando se agrega calor.
"Ciertos MOF como mostramos aquí tienen una capacidad extraordinaria para aspirar el vapor de agua de la atmósfera, pero al mismo tiempo no se aferran demasiado a las moléculas de agua dentro de sus poros para que sea fácil sacar el agua, "Dice Omar Yaghi, profesor de química en Berkeley, quien dirigió la investigación.
Los investigadores probaron la cosechadora en Scottsdale, Arizona, una ciudad desierta con un alto porcentaje de humedad del 40 por ciento por la noche y un 8 por ciento de humedad durante el día. Según los ensayos que utilizan un MOF a base de zironium, los investigadores creen que la cosechadora podría extraer aproximadamente 3 onzas de agua por libra de MOF por día.
La cosechadora en sí es una caja dentro de una caja. La caja interior contiene una cama de MOF. La caja exterior es un cubo de plástico transparente de dos pies. Por la noche, los investigadores dejaron la parte superior de la caja exterior para permitir que el aire pasara por los MOF. Durante el día, volvieron a ponerse la parte superior para que el sol calentara la caja. El calor sacaría el agua de los MOF, donde se condensaría en las paredes internas del cubo de plástico antes de gotear al fondo, donde podría recogerse.
"El aspecto más importante de esta tecnología es que es completamente pasiva de energía", dice Eugene Kapustin, un estudiante graduado de Berkeley que trabajó en la investigación.
Es decir, no necesita energía además del sol, lo que lo hace ecológico y accesible para las personas en lugares con electricidad limitada. Los resultados de los ensayos se publicaron a principios de este mes en la revista Science Advances .
El equipo necesita realizar más pruebas en los modelos actuales para determinar qué factores, como el tamaño del dispositivo y dónde se coloca el MOF dentro del dispositivo, afectan más la cantidad de agua que se puede cosechar. También esperan aprender más sobre cómo las condiciones climáticas específicas afectan el rendimiento del agua. La próxima prueba está prevista para fines del verano en Death Valley, donde la humedad nocturna puede ser tan baja como 25 por ciento.
Imagen de microscopio de cristales de un MOF (UC Berkeley) Yaghi también ha desarrollado un nuevo MOF a base de aluminio que, según él, es 150 veces más barato y puede capturar el doble de agua que los MOF actuales. Él y su equipo están diseñando una nueva cosechadora de agua que extrae activamente aire a los MOF a alta velocidad, lo que proporciona un volumen de agua mucho mayor.
El equipo ahora se está asociando con la industria para probar las cosechadoras a escala industrial. También continúan buscando MOF más nuevos, mejores y más baratos.
"Estoy muy feliz de ver que cada vez más investigadores de todo el mundo se unen a nuestros esfuerzos en este sentido", dice Yaghi.
La idea de extraer agua de la atmósfera no es nueva, dice Eric Hoek, profesor de ingeniería en la Universidad de California, Los Ángeles y editor de la revista npj Clean Water . Hace tiempo que se notó que cuando se ejecuta un acondicionador de aire, el agua gotea, esto se debe a que la máquina está enfriando el aire hasta el punto de rocío, la temperatura a la cual el aire está saturado con vapor de agua y se produce condensación.
Pero crear cosechadoras de agua basadas en tecnología de enfriamiento es increíblemente intenso en energía. En climas muy secos, el punto de rocío está por debajo de cero. No es factible enfriar el aire a esa temperatura a gran escala.
"La verdadera innovación [de la investigación de Yaghi] es una innovación de materiales", dice Hoek. "Estos materiales [los MOF] extraen el agua y la abandonan más fácilmente".
Pero el concepto es difícil de escalar, advierte Hoek, ya que la cantidad de agua producida por pulgada cuadrada de cosechadora es relativamente baja y, por lo tanto, una cosechadora grande podría ocupar una gran cantidad de tierra.
"Pero tal vez para una escala de hogar o aldea podría ser una forma muy interesante para que alguien fuera de la red obtenga agua dulce", dice Hoek.
Yaghi se imagina exactamente eso: un futuro en el que todos los que no tengan fácil acceso al agua dulce tengan una cosechadora en su patio.
"Mi visión es lograr 'agua personalizada', donde las personas en regiones con escasez de agua tienen un dispositivo en casa que funciona con energía solar ambiental, que entrega el agua que satisface las necesidades básicas de las personas", dice. “Más de un tercio de la población del mundo vive en regiones con escasez de agua o sufre de falta de agua limpia. Las posibles implicaciones de esta tecnología en la transformación de la vida de las personas y la mejora de las condiciones mundiales de salud pública son enormes ”.
