Un nuevo hidrogel de bajo consumo extrae agua del aire.

Este nuevo material podría ayudar a proporcionar agua potable en lugares cálidos y áridos
Un nuevo hidrogel [derecha] extrae agua directamente del aire y algún día podría encontrar uso en ambientes cálidos y áridos. LA UNIVERSIDAD DE TEXAS EN AUSTIN

Utilizando un nuevo tipo de material de hidrogel, investigadores de la Universidad de Texas en Austin han extraído agua de la nada a temperaturas lo suficientemente bajas como para alcanzarlas con la luz solar. La recolección de agua atmosférica extrae agua de la humedad del aire. Si los niveles de humedad son lo suficientemente altos, un sistema puede hacer pasar niebla a través de una malla o enfriar el aire por debajo del punto de rocío para condensar la humedad y recolectar agua líquida. Pero en condiciones de baja humedad y zonas áridas, el vapor de agua debe extraerse directamente del aire en forma de gas.

La técnica de UT Austin está dirigida a esto último. Tiene dos pasos clave: primero actúa como un deshumidificador para recolectar el agua y luego la libera para su uso. Otros investigadores han estudiado métodos similares para absorber vapor de agua utilizando materiales como sílices y estructuras organometálicas, que «tienen sus propios pros y contras», dice Guihua Yu , profesor de ingeniería en UT Austin, quien dirigió la investigación, publicada el 11 de septiembre . en Actas de las Academias Nacionales de Ciencias .

El prototipo de dispositivo desarrollado en UT Austin se basa en un nuevo hidrogel para extraer agua del aire de manera eficiente y, lo que es más importante, liberarla de manera más eficiente que otros hidrogeles. LA UNIVERSIDAD DE TEXAS EN AUSTIN.

Muchos de los materiales utilizados para extraer la humedad del aire tienen una desventaja particular: si la sustancia absorbe agua fácilmente, también requiere una cantidad significativa de energía para liberarla más tarde. El equipo de Yu ha desarrollado un nuevo material sintético para abordar potencialmente esta complicación clave. El material es un hidrogel, una red polimérica que retiene naturalmente mucha agua. Pero el nuevo material requiere menos energía para liberar esa agua que otros hidrogeles, lo que hace posible que el sistema funcione con la luz solar como única fuente de energía.

Cómo funciona la recolección de agua atmosférica

El nuevo hidrogel es más eficiente en la absorción y liberación de agua gracias a su estructura, que combina dos segmentos distintos: una red de sitios que absorben y almacenan agua y segmentos termorreactivos que ayudan a liberar agua líquida.

Desde el punto de vista de la absorción, la ventaja proviene de la inmovilización de los iones salinos en la estructura del polímero. Los hidrogeles convencionales son como “gelatina voluminosa” mezclada con iones de sal que ayudan a aspirar y licuar el vapor. Sin embargo, corren el riesgo de perder esas sales cada vez que liberan agua y pueden verse limitados en la cantidad que pueden absorber, dice Yu. Al fijar los iones de sal en su lugar, este nuevo hidrogel confina las áreas de absorción para evitar estos problemas.

Mientras tanto, la naturaleza termoreactiva del gel es clave para liberar el agua almacenada. Cuando el material se calienta por encima de un umbral de temperatura, pasa de retener agua a expulsarla. Al intercalar segmentos termorreactivos entre áreas de absorción más pequeñas, este material libera agua a una temperatura relativamente baja, que se puede lograr únicamente con energía solar. El hidrogel puede liberar más del 80 por ciento del agua absorbida en unos 20 minutos a una temperatura de 40 °C (caliente, pero no infrecuente en ambientes desérticos). En Phoenix, por ejemplo, las temperaturas máximas promedian unos 41 °C durante el mes de julio.

Otros dispositivos de recolección de agua disponibles actualmente, como los de Source y Watergen , están destinados principalmente para su uso en condiciones moderadas, dice Yu. Pero Yu y sus colegas de UT Austin desarrollaron el suyo teniendo en mente las atmósferas áridas. Esto sigue a una investigación anterior financiada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) del Departamento de Defensa de EE. UU., cuyo objetivo era ayudar a proporcionar agua potable a los soldados estacionados en condiciones desérticas.

Si bien el objetivo final de la tecnología es su uso en zonas desérticas, el proyecto todavía se centra en la ciencia fundamental, en lugar de preocupaciones prácticas como el costo. Los hidrogeles varían en costo, dependiendo de los materiales, y Yu espera comenzar pronto a desarrollar versiones menos costosas y más escalables de la tecnología.

De las técnicas actualmente en desarrollo, es probable que otras tecnologías de captación de agua estén más cercanas a las aplicaciones comerciales, según Chiara Neto , profesora de química física de la Universidad de Sydney. La investigación de Yu «proporciona orientación sobre cómo aumentar la eficiencia del proceso de captura de agua», dice Neto. «Sin embargo, su naturaleza fundamental significa que las consideraciones prácticas no necesariamente están en primer plano».

A pesar del trabajo que aún es necesario, este es un «paso importante hacia la aplicación en el mundo real», dice Lenan Zhang , científica investigadora del MIT que también estudia métodos para extraer vapor de agua atmosférico. Actuando como prueba de concepto, dice Zhang, esta ciencia fundamental proporciona la “innovación previa” necesaria para ayudar a brindar al mundo acceso a agua potable.