Hidrogel para absorber agua del aire Omicrono
El invento contra la sequía para tener agua incluso en pleno desierto: así logra el MIT obtenerla del aire
El hidrogel y la sal son una combinación potente para obtener agua donde más escasea: así lo han conseguido investigadores de Massachusetts.
10 julio, 2023 01:17El agua es un bien imprescindible para la vida, tanto para cubrir las necesidades de las personas en sus viviendas, como para generar energía limpia, otro elemento indispensable para abaratar los precios de la electricidad que sufren muchas familias en España. Sin embargo, y a pesar de vivir en un planeta donde el 71% de la superficie lo ocupan los océanos, casi dos tercios de la población mundial sufren una grave escasez de agua durante al menos un mes al año, según datos de Unicef. Estas personas y en el futuro muchas más, requieren de inventos para ahorrar agua en el día a día y para la agricultura, así como tecnologías que faciliten recolectar agua incluso de la humedad del ambiente para sobrevivir.
El Instituto de Tecnología de Massachusetts o MIT, fuente de muchos proyectos de ingeniería y ciencia, cuenta con un equipo de investigadores que está trabajando en una fórmula para extraer el mayor número posible de agua del aire y poder utilizarla en numerosas aplicaciones, como alimentar a la población o generar hidrógeno ver. Recientemente, este grupo de investigadores ha anunciado su último avance, un hidrogel superabsorbente capaz de extraer la humedad del aire con mayor efectividad, incluso en condiciones desérticas.
En pleno desierto de noche, este hidrogel empieza a engordar absorbiendo la poca humedad que se encuentra en el ambiente. A diario, este sistema puede capturar 0,06 oz (1,79 g) de agua por gramo de material, lo que supone un 15% más de eficacia que los intentos anteriores. Así es como el equipo de Carlos Díaz-Marín, estudiante de posgrado en ingeniería mecánica, y sus colegas han conseguido este avance que podría facilitar la vida de muchas personas si consiguen llevarlo a la fabricación a gran escala.
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No son los únicos que están persiguiendo recolectar agua del aire. El año pasado la Universidad de Texas presentó un material para generar hasta 6 litros de agua con la humedad del desierto con un kilogramo de gel. También la Universidad de Melbourne fabricó una tecnología con el objetivo de aprovechar esa agua del aire para producir hidrógeno verde en zonas con poca agua y electricidad.
Hidrogel y sal
El hidrogel es un componente que por su naturaleza ya es absorbente por si solo, por eso se utiliza en los pañales desechables y otros productos. Pero los investigadores buscaban nuevas formulas para mejorar la capacidad de este componente. Tras repasar estudios anteriores se decantaron por el cloruro de litio, un tipo de sal que ya se conoce como un potente elemento para retener la humedad. Así se formó una sustancia entre poliacrilamida (un hidrogel común) y cloruro de litio (una sal superabsorbente) que forma este ingenioso hidrogel superabsorbente que el MIT ha presentado en la revista Advanced Materials.
Proyecto para capturar humedad Omicrono
Los investigadores han decidido que el cloruro de litio es un material altamente higroscópico, que puede absorber más de 10 veces su masa en humedad. Una vez se extrae el agua del aire, es necesario un segundo elemento que la retenga, aquí es donde entra en juego el hidrogel. Según estas burbujas de hidrogel van recopilando vapor de agua, se hinchan para dejar espacio a más humedad absorbida.
Para utilizarlas más tarde, el MIT sugiere calentarlas y condensarlas para recolectar agua ultrapura, aunque este segundo paso aún está en estudio. "La gran sorpresa inesperada fue que, con un enfoque tan simple, pudimos obtener la mayor absorción de vapor reportada hasta la fecha", dijo Gustav Graeber, autor principal del estudio. "El hidrogel puede almacenar mucha agua y la sal puede capturar mucho vapor. Así que es intuitivo que quieras combinar los dos".
Hidrogel con sal para capturar humedad Omicrono
No obstante, poner en práctica esta idea iniciar no ha sido fácil y el primer reto al que se enfrentaron era la carga de sal en el hidrogel a un nivel óptimo para absorber, más adelante, la humedad ambiente. Cuenta el MIT que la mayoría de experimentos similares terminaban a los pocos días, dos como máximo, pero con resultados decepcionantes. Por eso esta vez, decidieron probar a dejar la muestra expuesta durante más tiempo, así vieron que se obtenían mejores resultados.
De noche en el desierto
Después de sintetizar tubos de hidrogel a través de métodos de mezcla estándar, los investigadores cortaron los tubos en discos delgados y colocaron cada disco en una solución de cloruro de litio con una concentración de sal diferente. Sacaron los discos de la solución todos los días para pesarlos y determinar la cantidad de sal que se había infundido en los geles, luego los devolvieron a sus soluciones. Tras 30 días, los investigadores encontraron que el hidrogel absorbía 0,8 oz (24 g) de sal por gramo de gel. Investigaciones anteriores habían logrado una absorción de sal de 0,2 oz (6 g), pero el hidrogel no se ha dejado en la solución de sal por tanto tiempo.
Después de este paso, se sometió a los geles cargados de sal a condiciones de humedad. Los probaron en diferentes condiciones de humedad, en condiciones de un 30, 50 y 70%, el hidrogel absorbía humedad sin fugas. Un 30% de humedad es un nivel inferior al que hay por la noche en el desierto, en ese caso el invento captura 0,06 oz (1,79 g) de agua por gramo de material. Este resultado se consiguió con una muestra diseñada con 4 o 6 gramos de sal por gramo de polímero. De esta forma, el equipo defiende que su propuesta es una forma óptima de conseguir agua pura en donde más escasea este bien sin el que no se puede vivir. Afirman sus inventores que supone un 15% más de eficacia que intentos anteriores.
El proyecto se enfoca ahora en nuevos objetivos para hacer aún más viable la fabricación a gran escala y su uso por todo el mundo durante todo el día. Estudian cómo reciclar el material rápidamente para recuperar el agua y que pueda recolectar agua las 24 horas. También han empezado a considerar sus posibles aplicaciones, tras haberse centrado exclusivamente en la creación del material. "Pero ahora estamos explorando problemas muy diferentes, como cómo hacer que el aire acondicionado sea más eficiente y cómo se puede recolectar agua. Este material, por su bajo costo y alto rendimiento, tiene mucho potencial", aseguran.
