Extraer agua directamente desde el aire. Científicos del MIT, en colaboración con otros investigadores han logrado desarrollar un sistema para obtener agua directamente desde el aire. Un método de obtención de agua especialmente indicado para regiones áridas por su capacidad para la extracción de agua desde el aire usando el calor solar recogido por placas solares.

Energía obtenida con placas solares permite la recolección de agua atmosférica

Un diseño para zonas con carencia de agua y difícil acceso a la electricidad. El sistema se basa en un diseño original de hace tres años por parte también de investigadores del MIT. La revista Joule publica el resultado de la investigación, la cual, ha sido conducida por Evelyn Wang. El estudio ofrece un resultado positivo para las regiones secas donde el acceso al agua y a la electricidad es limitado. Además de los investigadores del MIT, han participado científicos de Corea del sur y Utah.

El calor hace la función de impulsor del sistema. El modelo primigenio sobre el que se basa el sistema presentado, emplea la diferencia de temperatura para desarrollar su función. Un material adsorbente en la superficie del dispositivo acumula líquido a través de la humedad nocturna. Posteriormente, la diferencia de temperatura entre la zona expuesta a la luz solar y la que no lo está, libera el agua del material adsobente, el cual, se recoge en una placa de recolección. 

La diferencia de temperatura permite que se libere el agua recogida en el material adsorbente

Evolución en tres años de un primer modelo al actual 

El primer modelo presentaba desventajas que comprometían su viabilidad. En la primera versión, era preciso el uso de materiales de armazones organometálicos (MOF), de alto coste y difícil acceso. El uso de materiales costosos y la baja producción de agua en comparación, hicieron que no fuera práctico.

Una segunda etapa permite un aumento del agua producida. En la última versión presentada por los investigadores, se ha incluido una segunda etapa de desorción y condensación. Lo cual, en combinación con un material adsorbente de fácil acceso, la recolección de agua ha aumentado considerablemente. Otro aspecto reseñable de esta innovación es la capacidad de escalabilidad que muestra el sistema.

La introducción de una segunda etapa subsanó los problemas iniciales

Un material para reemplazar MOF. La clave para solventar la problemática de un material excesivamente costoso y de baja disponibilidad fue reemplazarlo por otro. El material sustituto fue la zeolita, que se compone por aluminofosfato de hierro microporoso. Las ventajas que ofrece son diversas puesto que, es un material de alta disponibilidad, gran estabilidad y tiene las características adsorbentes necesarias.

Un diseño de dos etapas innovación definitiva

Un nuevo diseño en dos etapas. El nuevo diseño, desarrollado por la estudiante de posgrado LaPotin, está basado en dos fases. Es en el cambio de etapa donde hace uso inteligente del calor generado en la transición entre fases del agua. El calor proveniente de la luz solar es recogido por una placa de absorción solar en la superficie del sistema, donde se calienta la zeolita. Al calentarse este material, libera la humedad que ha almacenado a lo largo de la noche.

La recolección del agua se produce gracias a la condensación del vapor. Al haberse calentado la zeolita, se produce la condensación del vapor generado sobre una placa colectora. Las gotas que se producen en cada una de las capas, son encauzadas para poder recogerse en un mismo tanque recolector.

Las gotas condensadas se recogen en un mismo tanque recolector

Como indica LaPotin, un aspecto relevante del sistema es su estructura en dos etapas. Además, resalta la capacidad futura del sistema puesto que, al haberse comprobado su eficacia, se puede avanzar en la investigación buscando materiales aún más adsorbentes. Actualmente se puede obtener una tasa de producción de 0.8 litros por metro cuadrado. 

Ventajas y futuro del sistema

Una investigación innovadora. Como indica Wang, se han empleado sistemas de dos etapas con otros fines, sin embargo, es muy probable que nadie haya intentado recolectar agua atmosférica. Este es un aspecto clave de su innovación puesto que, hasta la fecha, es el primer sistema de dos etapas para obtener agua de esta naturaleza.

La última versión del modelo, logra duplicar el caudal recolectado. Aunque precisa de matización por las condiciones locales donde se utilice, el sistema puede doblar la capacidad de litros de su predecesor. Aunque, la expectativa de caudal queda condicionada por variables como la temperatura, flujo solar y volumen de humedad. 

Temperatura, flujo solar y humedad determinan la capacidad de producción

El estudio ofrece una nueva posibilidad para la recolección de agua atmosférica. Anteriormente, se han realizado investigaciones para obtener agua de origen atmosférico, pero únicamente proveniente de niebla y de rocío. Sin embargo, era ineficaz puesto que, la recolección de agua de niebla sólo es efectivo con un 100% de humedad relativa. Por otro lado, el agua de rocío requiere refrigeración para condensar la humedad

El nuevo sistema supera las desventajas de las alternativas. El resultado de la investigación nos ofrece un sistema que recolecta agua atmosférica sin los perjuicios de la recolección del agua de niebla o de rocío. Esto se debe a que, el sistema,  puede desarrollar su función a niveles bajos de humedad y sin necesidad de aporte energético adicional al de la luz solar. 

El sistema permite obtener agua a niveles bajos de humedad y únicamente con energía solar

Diferentes campos de aplicación 

Un sistema con capacidad de mejora. Como refiere LaPotin, una vez comprobado que funciona el sistema, la tasa de producción que actualmente ofrece puede mejorarse. De esta forma, con el empleo de elecciones con una mayor absorción puede ser rentable a gran escala. Esta es una línea práctica para hacer accesible el agua en lugares de difícil suministro puesto que, según Wang, ya se están desarrollando materiales cinco veces más absorbentes que la zeolita.

Diferentes campos de aplicación y adaptable. A pesar del éxito observado en el estudio, los investigadores prosiguen la investigación buscando afinar tanto el diseño como los materiales empleados para poder obtener el mayor rendimiento. Así como, crear una versión portátil que utilizar en operaciones militares. Otra consideración en la que se trabaja es adaptar el sistema a las distintas fases térmicas que ofrece el día.

Este método puede aplicarse en distintos ámbitos, como el militar

Conclusión

El desarrollo de este sistema tiene una alta significancia tecnológica. Guihua Yu, profesor de la Universidad de Texas, señala la relevancia de este estudio. En sus palabras, supone un gran logro de ingeniería al diseñar un dispositivo de dos etapas que ofrezca un mayor rendimiento. Este avance nos permite continuar trabajando hacia el objetivo de producir agua a través del impulso del agua solar.

Una investigación que impulsa el desarrollo sostenible. Una de las fórmulas más óptimas para lograr que el desarrollo de la sociedad sea sostenible es hallar formas para disponer de recursos de una forma natural. Por ello, extraer agua del aire, y que el impulsor sea la luz solar, es una innovación de gran relevancia.

Obtener agua con energía solar es un gran avance en la sostenibilidad

Energía solar como motor de la sostenibilidad. En BlueGold apostamos por un mundo de energías limpias que sean el impulsor del futuro. Comprender la energía solar como una fuente clave de energía es un aspecto que BlueGold comparte con la investigación desarrollada por el equipo de Wang. Como observamos, la energía solar nos permite obtener agua de una forma rentable y práctica.

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