Crean un sistema impulsado por energía solar que podría extraer agua potable directamente del aire

Investigadores estadounidenses y coreanos dicen que están un paso más cerca de desarrollar una forma práctica de extraer agua potable directamente del aire, incluso en regiones secas.

El equipo dio a conocer el diseño de su sistema de energía solar en 2017 y lo actualizó el año siguiente, describiendo el trabajo en un artículo en la revista Nature Communications.

Los hallazgos actuales se describen en la revista Joule, en un artículo publicado el 14 de octubre por la profesora Evelyn Wang, jefa del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT; la estudiante de posgrado Alina LaPotin; y otros seis en el MIT y en Corea y Utah.

El dispositivo anterior presentado por Wang y sus compañeros de trabajo proporcionó una prueba de concepto para el sistema, que aprovecha una diferencia de la temperatura dentro del dispositivo para permitir que un material adsorbente (un adsorbente es un sólido que tiene la capacidad de retener sobre su superficie un componente presente en corrientes líquidas o gaseosas), que acumula líquido en su superficie, absorba la humedad del aire durante la noche. y que lo suelte al día siguiente.

En la terraza de un edificio de Tel Aviv, Watergen muestra uno de sus equipos más grandes y muestra cómo transformar el aire en agua. Gabriela Jiménez

Cuando el material se calienta con la luz solar, la diferencia de temperatura entre la parte superior calentada y la parte inferior sombreada hace que el agua se libere del material adsorbente. Luego, el agua se condensa en una placa de recolección.

Pero ese dispositivo requería el uso de materiales especializados llamados armazones organometálicos, o MOF, que son costosos y limitados en el suministro, y la producción de agua del sistema no era suficiente para un sistema práctico.

Ahora, al incorporar una segunda etapa de desorción y condensación, y al usar un material adsorbente fácilmente disponible, como la zeolita, que tiene las propiedades adsorbentes adecuadas para proporcionar un sistema de producción de agua, la salida del dispositivo se ha incrementado significativamente y su escalabilidad como un producto potencialmente generalizado ha mejorado enormemente, dicen los investigadores.

LaPotin dice que la clave es esta arquitectura de dos etapas; ahora que se ha demostrado su eficacia, las personas pueden buscar materiales adsorbentes aún mejores que podrían impulsar aún más las tasas de producción. La tasa de producción actual de aproximadamente 0,8 litros de agua por metro cuadrado por día puede ser adecuada para algunas aplicaciones, pero si esta tasa se puede mejorar con más ajustes finos y elecciones de materiales, esto podría volverse práctico a gran escala, dice ella.

La productividad general del sistema se ha duplicado aproximadamente con el nuevo diseño, aunque las tasas de extracción de agua dependen de las variaciones de temperatura locales, el flujo solar y los niveles de humedad.

Si bien se han utilizado sistemas similares de dos etapas para otras aplicaciones como la desalinización, Wang dice: "Creo que nadie ha seguido realmente esta vía" de utilizar un sistema de este tipo para la recolección de agua atmosférica (AWH en inglés), como se conoce a estas tecnologías.

Niebla y rocío

Los enfoques de AWH existentes incluyen la recolección de niebla y la recolección de rocío, pero ambos tienen limitaciones significativas. La recolección de niebla solo funciona con un 100 por ciento de humedad relativa, mientras que la recolección de rocío requiere una refrigeración intensiva en energía para proporcionar superficies frías donde la humedad se condense, y aún requiere una humedad de al menos el 50 por ciento.

Por el contrario, el nuevo dispositivo puede funcionar a niveles de humedad tan bajos como el 20 por ciento y no requiere más energía que la luz solar o cualquier otra fuente de calor.

Los expertos continuarán buscando materiales aún mejores (ya se está probando nuevos compuestos con una adsorción cinco veces mayor que la de la zeolita), y ​​planean adaptarlo para aplicaciones específicas, como una versión portátil para operaciones militares de campo. (I)