El revolucionario sistema que puede acabar con la sequía: extrae agua del aire sin consumir energía

La persistente sequía amenaza el presente y el futuro de España. La escasez de lluvias en el último año ha llevado al Gobierno a presentar una batería de medidas urgentes. Sin embargo, la tecnología puede ser el mejor aliado en estos casos y ya hay disponibles en el mercado productos como un ingenioso invento español que ahorra hasta un 70% de agua de riego o el que permite gastar un 40% menos de agua en tu casa.

En los últimos años, se han dedicado grandes esfuerzos a desarrollar todo tipo de métodos para la desalinización del agua, como la electrodiálisis, la ósmosis inversa o la desionización capacitiva. Incluso hay quien plantea potenciar desaladoras con paneles solares en Andalucía para poner fin a la sequía. Sin embargo, todos estos métodos requieren un elevado consumo de energía y dependen en gran medida de fuentes de agua salobre, que difícilmente pueden utilizarse en regiones alejadas de la línea costera.

Ahora, científicos de la Universidad de Maryland (EEUU) han encontrado una alternativa prometedora para la captación de agua en zonas con escasez de agua: una espuma compuesta hecha de materiales naturales y abundantes en la Tierra que es capaz de absorber hasta el 670% de su peso gracias a la humedad atmosférica y liberar rápidamente el 95% en forma de agua potable sin necesidad de energía, solo exponiéndose la luz solar. 

Agua atmosférica

La sequía es un problema que no sólo afecta a España. Como consecuencia del crecimiento demográfico, el cambio climático, la mala gestión del agua y los conflictos geopolíticos, se calcula que 87 países sufrirán escasez de agua en 2050. Por eso es urgente buscar soluciones como el infiltrador español que puede acumular hasta 2.500 litros. 

La respuesta para los investigadores de la Escuela de Ingeniería A. James Clark de la Universidad de Maryland —el catedrático de ingeniería mecánica Teng Li, el investigador posdoctoral Bo Chen y el antiguo estudiante de doctorado Shuangshuang Jing— está en la atmósfera terrestre.

Los científicos Bo Chen y Teng Li con el material LiCl@CGNFC Universidad de Maryland Omicrono

Allí, 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, es el equivalente al 10% del agua dulce de todos los lagos de la Tierra.

El agua atmosférica es un recurso con un potencial tremendo 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. Para aprovechar estas cualidades, el equipo de Li ha trabajado en el desarrollo de un sistema de captación de agua atmosférica sostenible y de bajo coste. Su objetivo es que pueda fabricarse e instalarse en casi cualquier lugar del mundo sin necesidad de electricidad ni de un complejo proceso de producción.

[El invento español que extrae agua potable del aire: la misión de este ingeniero de 82 años]

Hasta ahora, se han estudiado varias estrategias para extraer directamente agua del aire, como la captación de niebla o la desecación. Para ello se han utilizado diversos materiales absorbentes, como geles de sílice, zeolitas o marcos metal-orgánicos (MOF). Sin embargo, ninguno ha ofrecido los resultados deseados, porque no logran captar la cantidad suficiente de agua como para resultar útiles o implican la utilización de materiales contaminantes o escasos y un complejo, caro y hasta peligroso método de fabricación.

Lo que pretenden Li y sus compañeros es superar avances como el de Eugene Kapustin, ingeniero de la Universidad de Berkeley que presentó en 2019 un 'cosechador' de agua para climas desérticos capaz de lograr 5 tazas de agua al día por cada kilo de material MOF.

Diagrama del proceso para extraer agua del aire con LiCl@CGNFC Teng Li, Bo Chen Omicrono

Para ello, han conseguido elaborar una especie de esponja: un compuesto de biomasa totalmente natural y respetuoso con el medioambiente que puede extraer agua del aire en cualquier lugar del planeta, incluidos los entornos áridos, alimentado únicamente por la luz solar.

El material resultante es una espuma hecha de celulosa nanofibrilada (NFC) y grafito, materiales muy abundantes en la Tierra, mediante un proceso acuoso (sin disolventes orgánicos), seguido de carbonización y aplicación de sales higroscópicas o LiCl. Estas son soluciones salinas procedentes principalmente del mar, sobre las que se condensa la humedad del aire.

Gran absorción

Así, Li y Chen han conseguido eliminar de un plumazo la necesidad de recurrir a materiales caros, peligrosos o difíciles de producir, y el aporte energético necesario para llevar a cabo el proceso para conseguir agua. Pero lo mejor son los resultados obtenidos: la espuma es capaz de absorber más del 670% de su peso en agua del aire (en entornos con una humedad relativa del 90%) y liberar rápidamente el 95% del agua absorbida bajo irradiación de luz solar natural en solo una hora.

La espuma, denominada LiCl@CGNFC por su composición, logra una notable producción diaria de agua en entornos áridos (con humedad relativa inferior al 30%) y de más del doble en entornos húmedos, superando con creces a otros materiales absorbentes del agua atmosférica ya existentes.

"La espuma compuesta totalmente natural también es ecológica y no tóxica, lo que promete una solución factible, eficiente y no contaminante para la recogida de agua atmosférica", señalan los científicos en su estudio, publicado en el último número de la revista Nano Energy y con el que han logrado el premio al invento del año que otorga la propia Universidad de Maryland. 

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