La atmósfera de la Tierra contiene un océano de agua, suficiente líquido para llenar el Gran Lago Salado de Utah 800 veces.
Extraer parte de esa humedad se considera una forma potencial de proporcionar agua potable a miles de millones de personas en todo el mundo que enfrentan una escasez crónica.
Las tecnologías actuales para la recolección de agua atmosférica (AWH) están plagadas de varios inconvenientes asociados con el tamaño, el costo y la eficiencia. Pero una nueva investigación realizada por investigadores de ingeniería de la Universidad de Utah ha arrojado ideas que podrían mejorar la eficiencia y acercar al mundo un paso más a aprovechar el aire como fuente de agua limpia en lugares áridos.
Este estudio ha revelado un dispositivo AWH compacto de ciclo rápido impulsado por combustible, el primero de su tipo. Según Samir Rao, autor principal del estudio publicado el lunes y profesor asistente de ingeniería mecánica, el prototipo de dos pasos se basa en un material absorbente que extrae moléculas de agua del aire deshumidificado y luego atrapa esas moléculas y las libera en forma líquida. . .
“Los materiales higroscópicos tienen una afinidad intrínseca por el agua. Absorben agua dondequiera que vayas. Un gran ejemplo son las cosas que hay dentro de los pañales”, dijo Rao, padre de un hijo pequeño. “Trabajamos con un tipo específico de material higroscópico llamado estructura organometálica”.
Rao compara las estructuras organometálicas con los bloques de Lego, que pueden reorganizarse para construir todo tipo de estructuras. En este caso, se están preparando para crear moléculas ideales para la separación de gases.
“Pueden especializarse en absorber vapor de agua del aire y nada más”, dijo Rao, desarrollado con el estudiante graduado Nathan Ortiz, autor principal del estudio, el prototipo utiliza fumarato de aluminio que fue construido en paneles que recogen el agua a su paso. El aire.
“Las moléculas de agua mismas están atrapadas en las superficies de nuestro material, y es un proceso reversible. Por eso, se asienta en las paredes, en lugar de estar incrustada en el material mismo”, dijo Ortiz. “Lo que tiene de especial estos materiales absorbentes es que sólo tienen una gran cantidad de superficie interna. Hay muchos lugares donde quedan atrapadas las moléculas de agua”.
Según Rao, sólo un gramo de este material tiene una superficie equivalente a dos campos de fútbol. Así que con sólo un poco de material se puede contener mucha agua.
“Toda esa superficie está a escala molecular”, dijo Rao, “y eso es genial para nosotros porque queremos atrapar el vapor de agua en esa superficie dentro de los poros del material”.
La financiación de la investigación provino del Centro de Soldados DEVCOM, un programa dirigido por el Departamento de Defensa para facilitar la transferencia de tecnología que apoye la modernización militar. El interés del Ejército en el proyecto surge de la necesidad de mantener hidratados a los soldados mientras operan en áreas remotas con pocas fuentes de agua.
“Analizamos esto específicamente para aplicaciones de defensa, de modo que los soldados pudieran tener una pequeña unidad compacta de generación de agua y no tener que cargar con una gran cantimplora llena de agua”, dijo Rao. “Literalmente producirá agua según la demanda”.
Rao y Ortiz han solicitado una patente inicial basada en la tecnología, que también satisface necesidades no militares.
“Cuando estábamos diseñando el sistema, creo que también teníamos una visión más amplia de la cuestión del agua. No es sólo una cuestión de defensa, es una cuestión mucho más urbana”, dijo Rao. “Creemos que el consumo diario de agua potable de un hogar es de unos 15 a 20 litros por día”.
En esta prueba de concepto, el prototipo logró el objetivo de producir 5 litros de agua por kilogramo de material absorbente al día. Según Ortiz, dentro de tres días en campo, la maniobra permitirá mejorar el empaque de agua.
En la segunda etapa del dispositivo, el agua se convierte en líquido aplicando calor utilizando una estufa de camping militar estándar. Funciona debido a la naturaleza exotérmica de su proceso de recolección de agua.
“A medida que recoge agua, libera pequeñas cantidades de calor. Y luego, para revertir eso, agregamos calor”, dijo Ortiz. “Ponemos una llama aquí para elevar esa temperatura. Y luego, a medida que aumentamos la temperatura, liberamos rápidamente moléculas de agua. Una vez que hemos humidificado realmente el aire, lo que hace que sea muy fácil de condensar a temperatura ambiente”.
Abundan las nuevas tecnologías para recolectar agua en el medio ambiente, lo que se logra más fácilmente cuando el aire es húmedo, pero ninguna ha dado como resultado equipos que puedan usarse prácticamente en ambientes áridos. Ortiz cree que su dispositivo podría ser el primero, principalmente porque funciona con combustibles densos en energía, como la gasolina blanca que se usa en las estufas de camping.
El equipo decidió no utilizar energía fotovoltaica.
“Si dependes de paneles solares, estás limitado a trabajar durante el día o necesitas baterías, que son pesadas. Sigues acumulando desafíos. Es mucho espacio”, dijo Ortiz. “Esta tecnología es mejor en condiciones secas, mientras que la refrigeración es mejor en condiciones de alta humedad”.
