En un artículo publicado en la revista especializada Applied Physics Review, dan cuenta 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 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 costo 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.
Costo accesible
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.
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.
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