Para gran parte del mundo que enfrenta escasez de agua, puede haber un rayo de esperanza en el horizonte: la capacidad de convertir fácilmente el aire caliente en agua potable. Durante los últimos años, investigadores de la Universidad de Texas en Austin se han centrado en la humedad del aire como fuente potencial de agua potable para los residentes de zonas afectadas por la sequía. En una nueva investigación publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences, han logrado un gran avance en sus esfuerzos por crear agua potable a partir del aire: un hidrogel diseñado molecularmente puede crear agua limpia utilizando únicamente la energía de la luz solar.
Investigadores de la Universidad de Texas han creado un hidrogel que utiliza la luz solar para crear agua potable a partir del aire. La tecnología crea microgeles altamente eficientes que podrían proporcionar una solución económica y portátil a la escasez mundial de agua. La imagen de arriba muestra una muestra de agua recolectada con gel. Fuente: Universidad de Texas en Austin
Producir agua utilizando energía solar
Los investigadores pudieron utilizar la energía solar para extraer agua de la atmósfera y hacerla potable a temperaturas tan bajas como 40 grados centígrados, lo que coincide con el clima de verano en Texas y otras partes del mundo. Esto significa que, algún día, las personas en lugares con calor excesivo y poco acceso a agua potable podrán simplemente colocar un dispositivo afuera y les producirá agua sin esfuerzo adicional.
"Con nuestro nuevo hidrogel, no sólo estamos extrayendo agua de la nada. Lo estamos haciendo muy rápidamente y sin utilizar mucha energía", dijo Guihua Yu, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en el Departamento Walker de Ingeniería Mecánica de la Escuela de Ingeniería Cockrell y el Instituto de Investigación de Materiales de Texas. "Lo realmente atractivo de nuestro hidrogel es la forma en que libera agua. Piense en un verano caluroso en Texas: podemos aprovechar el aumento y descenso natural de las temperaturas sin tener que encender un calentador".
Dependiendo de las condiciones de humedad, el dispositivo puede producir de 3,5 a 7 kilogramos de agua por kilogramo de material de gel.
Una característica importante de esta investigación es que el hidrogel puede acomodar partículas microscópicas llamadas "microgeles". Estos microgeles podrían aumentar la velocidad y la eficiencia, acercando este tipo de dispositivos a la realidad. Al convertir los hidrogeles en partículas diminutas, se puede lograr una captura y liberación de agua ultrarrápida. Esto proporciona un adsorbente nuevo y altamente eficiente que puede aumentar significativamente la producción de agua a través de múltiples ciclos por día.
Los investigadores están realizando más mejoras en la tecnología con la esperanza de convertirla en un producto comercial. Un área de interés es optimizar el diseño de ingeniería de los microgeles para aumentar aún más la eficiencia.
La ampliación de escala es el siguiente paso importante. Los investigadores pretenden traducir sus hallazgos en una solución práctica y escalable que pueda utilizarse a nivel mundial como un método portátil y de bajo costo para producir agua potable. Esto podría cambiar la vida en países como Etiopía, donde casi el 60% de la población carece de acceso a agua potable limpia básica.
"Nuestro objetivo final al desarrollar este dispositivo es hacerlo accesible a personas de todo el mundo que necesitan un acceso rápido y continuo a agua potable, especialmente en zonas áridas", dijo Zhao Yaxuan, un estudiante graduado en el laboratorio.
El equipo está trabajando en otras versiones del dispositivo fabricadas con materiales orgánicos, lo que abarataría la producción en masa. En la transición hacia diseños más viables comercialmente, también existen desafíos para aumentar la producción de absorbentes de humedad y mantener la durabilidad durante la vida útil del producto. El objetivo de la investigación también incluye cómo hacer que el dispositivo sea portátil y adecuado para diversos escenarios de aplicación.
Este proyecto está financiado por el Premio Norman Hackerman en Investigación Química de la Fundación Welch y el Premio Camille Dreyfus Teacher-Scholar.