Recolectando agua del aire del desierto

Incluso en los lugares más áridos de la Tierra, hay algo de humedad en el aire, y una forma práctica de extraer esa humedad podría ser la clave para sobrevivir en lugares tan secos. Ahora, los investigadores del MIT han demostrado que un sistema de extracción de este tipo puede funcionar.

El nuevo dispositivo, basado en un concepto que el equipo propuso por primera vez el año pasado, ahora ha sido probado en campo en el aire muy seco de Tempe, Arizona, confirmando el potencial del nuevo método, aunque queda mucho trabajo para ampliar el proceso, según dicen los investigadores.

El nuevo trabajo se informa en la revista Nature Communications e incluye algunas mejoras significativas sobre el concepto inicial que se describió el año pasado en un documento en Science, dice Evelyn Wang, la profesora Gail E. Kendall en el Departamento de Ingeniería Mecánica, que fue la autor principal de ambos trabajos. El postdoctorado del MIT Sameer Rao y el ex estudiante graduado Hyunho Kim SM '14, PhD '18 fueron los autores principales del último documento, junto con otros cuatro en el MIT y la Universidad de California en Berkeley.

El documento del año pasado llamó mucho la atención, dice Wang. "Recibió mucha publicidad y algunas críticas", dice ella. Ahora, "todas las preguntas que surgieron de la última vez se demostraron explícitamente en este documento. Hemos validado esos puntos".

El sistema, basado en materiales relativamente nuevos de alta superficie, llamados marcos de metal y orgánicos (MOF, Metal-Organic Framework), puede extraer agua potable incluso del aire más seco del desierto, según los investigadores, con humedades relativas tan bajas como del 10 por ciento.

Los métodos actuales para extraer agua del aire requieren niveles mucho más altos: 100 por ciento de humedad para los métodos de recolección de niebla y más del 50 por ciento para los sistemas de refrigeración basados ??en refrigeración por rocío, que también requieren grandes cantidades de energía para enfriar. El nuevo sistema podría suplir una necesidad insatisfecha de agua incluso en las regiones más secas del mundo.

Al ejecutar un dispositivo de prueba en la azotea de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, dice Wang, el equipo "realizó pruebas de campo en un lugar que es representativo de estas áreas áridas y demostró que podemos cosechar el agua, incluso en puntos de condensación bajo cero". "

El dispositivo de prueba fue alimentado únicamente por la luz solar, y aunque era un pequeño dispositivo de prueba, si se ampliara su producción sería equivalente a más de un cuarto de litro de agua por día por kilogramo de MOF, dicen los investigadores.

Con una elección óptima del material, la producción puede ser hasta tres veces superior a la de la versión actual, dice Kim. A diferencia de cualquiera de los métodos existentes para extraer agua del aire a muy bajas humedades, "con este enfoque, en realidad puedes hacerlo, incluso bajo estas condiciones extremas", dice Wang.

Este sistema no solo funciona a una humedad más baja que la cosecha de rocío, dice Rao, pero esos sistemas requieren bombas y compresores que se puedan desgastar, mientras que "esto no tiene partes móviles. Puede operarse de manera completamente pasiva, en lugares con baja humedad pero grandes cantidades de luz solar”.

Mientras que el equipo había descrito anteriormente la posibilidad de ejecutar el sistema de forma pasiva, Rao dice: "ahora hemos demostrado que esto es realmente posible". La versión actual solo puede operar en un solo ciclo nocturno con luz solar, dice Kim, pero "la operación continua también  mediante la utilización de abundantes fuentes de calor de baja calidad, como la biomasa y el calor residual".

El siguiente paso, dice Wang, es trabajar en la ampliación del sistema y aumentar su eficiencia. "Esperamos tener un sistema que pueda producir litros de agua". Estos pequeños sistemas de prueba iniciales solo fueron diseñados para producir unos pocos mililitros, para demostrar que el concepto funcionó en condiciones reales, pero ella dice "¡queremos ver agua derramándose!" La idea sería producir unidades suficientes para suministrar agua a los hogares individuales.

El equipo probó el agua producida por el sistema y no encontró rastros de impurezas. La prueba del espectrómetro de masas mostró que "no hay nada en el MOF que se filtre al agua", dice Wang. "Demuestra que el material es realmente muy estable y que podemos obtener agua de alta calidad".

El equipo también incluyó al estudiante de posgrado Eugene Kapustin en la Universidad de California en Berkeley; el estudiante de posgrado Lin Zhao y el posdoctorado Sungwoo Yang en el MIT; y el profesor de química Omar Yaghi en Berkeley y en King Abdulaziz City for Science and Technology, en Arabia Saudita.

Informe de investigación: Water, water everywhere ... even in the air

MIT