Solemos referirnos a ella como "planeta azul", pero en la Tierra hay millones de personas para las que el agua potable es un bien de lujo. La ONU calcula que 2.200 millones no tienen acceso a un suministro fiable y 3,5 millones pierden la vida cada año por dolencias relacionadas con la falta de una fuente potable. Las cifras son lo suficientemente contundentes como para que el suministro de agua limpia se haya convertido en uno de los objetivos de desarrollo sostenible de Naciones Unidas y científicos de todo el mundo busquen nuevas estrategias para llenar los vasos y tanques, sobre todo en aquellos países más azotados por las sequías.
En China hay un grupo de investigadores dedicado a esa tarea que ha dado con una solución prometedora, tanto por sus resultados como por su enfoque sostenible: un invento que permite extraer agua del aire con energía solar.
Captar agua del aire. Quizás suene extravagante, pero eso, captar agua directamente del aire que nos rodea, es lo que proponen los investigadores de la Universidad Jiao Tong de Shanghái. Su atención se centra en la denominada "agua atmosférica", aquella que se incorpora a la atmósfera durante el ciclo del agua, se desplaza con el viento y se diferencia con claridad del líquido de la superficie del planeta o el subterráneo. El USGS calcula que representa el 0,001% de todo el agua y el 0,04% del líquido dulce y recuerda que, si bien las nubes son su manifestación más visibles, incluso el aire contiene partículas imperceptibles a la vista.
El recurso, claro está, es lo suficientemente atractivo como para que haya despertado ya el interés de otros investigadores a lo largo de los años. En 2021 os hablábamos por ejemplo del invento de un ingeniero gallego para extraer agua del aire y hace unos meses de iniciativas que buscan aprovechar el valioso recurso para afrontar unas sequías que empiezan a convertirse en un desafío palpable y cercano. El objetivo es siempre el mismo: captar el agua presente en el aire y transformarla en un líquido potable, tratado y libre de patógenos, apto para consumo humano.
La propuesta de China. Lo que Ruzhu Wang y sus compañeros de la Universidad Jiao Tong de Shanghái han hecho es idear un nuevo método para aprovechar el agua atmosférica, uno que destaca tanto por sus resultados como enfoque sostenible. Sus conclusiones las han plasmado en un estudio publicado en Applied Physic Reviews y en el que recuerdan que si bien la recolección de aire y agua mediante adsorción con energía solar ha demostrado "un enorme potencial" para afrontar las sequías, el sistema aún afronta desafíos importantes.
"La productividad del agua dulce todavía está limitada por la lenta cinética de adsorción, el gran calor latente de la evaporación del agua y la eficiencia de la condensación", explica el equipo del profesor Wang en su informe.
Su propuesta se basa en la energía solar e hidrogel, "geles porosos superhigroscópicos" compuestos por nitruro de titanio, hidroxipropilmetilcelulosa y LiCI. Durante sus estudios el equipo de Wang comprobó que estos componentes presentaban una elevada absorción de agua a 25ºC y entre una amplia horquilla de 15 a 90% de humedad relativa. Los resultados —aseguran los expertos— muestran "un camino fiable" para obtener agua atmosférica apoyándose en energía solar.
El gel, clave del sistema. Gran parte de los esfuerzos del equipo chino se han centrado en lograr un gel con una alta capacidad higroscópica, capaz de absorber y expulsar la humedad del entorno. "Hemos desarrollado con éxito THL como un gel poroso superhigroscópico compuesto de microesferas huecas, que puede extraer rápidamente la humedad del aire seco", resaltan Wang y sus compañeros.
Hasta ahora los investigadores se habían encontrado con dificultades a la hora de inyectar sal en hidrogeles, ya que reducía su capacidad para hincharse, limitando su captación de agua. Los científicos chinos han logrado avanzar en ese camino y de hecho han comprobado cómo, incluso al inyectar 5 gramos de sal en 1 g de polímero el gel, el material resultante sigue siendo capaz de hincharse.
Para sintetizar su gel los científicos usaron derivados vegetales y sales higroscópicas capaces de absorber y retener cantidades importantes de agua. Un solo kilo de su gel seco es capaz de absorber de hecho 1,18 kg de agua en ambientes atmosféricos y 6,4 kg en entornos húmedos, según recoge AIP Publishing. Además el gel puede repararse de forma sencilla y barata, lo que facilita su expansión.
De la teoría a la práctica. Para demostrar el potencial de su tecnología el equipo de la Universidad Jiao Tong de Shanghái elaboró un prototipo con cámaras de desorción y condensación que incorporaba además un turboventilador en esta última parte para incrementar la recuperación del agua absorbida a más del 90%.
"En una demostración de prototipo al aire libre, el equipo descubrió que liberaba agua adsorbida incluso por la mañana o la tarde, cuando el sol era débil", explica AIP Plublishing antes de aclarar que el sistema podría encargase de la adsorción y desorción de forma simultánea durante el día. La primera consiste en la atracción de moléculas en su superficie; la segunda, en la emisión de fluido adsorbido.
"Esta tecnología re recolección de agua atmosférica se puede utilizar para aumentar las necesidades diarias de suministro, como agua potable para el hogar, agua industrial y agua para la higiene personal", reivindica Ruzhu Wang. Además de producir agua, los materiales absorbentes podrían servir para algo más: jugar un "papel importante" en deshumidificación o el riego de cultivos agrícolas.
Imagen de portada: Veronica Alvarado (Unsplash)
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