Un equipo de ingenieros de la Universidad de Texas en Austin desarrolló recientemente una chaqueta innovadora que puede recolectar agua potable directamente del aire y, simultáneamente, lanzó un sistema de recolección de agua atmosférica impulsado por energía solar, que batió récords y que se espera proporcione una forma nueva y portátil de utilizar el agua para las personas que carecen de fuentes de agua limpia. Los investigadores dicen que esta tecnología es particularmente adecuada para personas que pasan largos períodos de tiempo en la naturaleza o en áreas con infraestructura débil, incluidos excursionistas, campistas, corredores de larga distancia, trabajadores agrícolas, personal de rescate de emergencia y personal militar.
Esta "chaqueta de agua" utiliza materiales textiles especialmente diseñados que pueden absorber la humedad del aire circundante, guiar el vapor de agua a lo largo de las fibras hacia una unidad de recolección desmontable y luego calentar y liberar el agua a través del dispositivo de recolección de agua plegable, obteniendo finalmente agua limpia que se puede beber directamente. En diferentes condiciones de humedad, la chaqueta puede producir aproximadamente de 400 a 900 ml de agua potable por día, equivalente a 14 a 30 onzas líquidas, lo que proporciona una capacidad de suministro considerable para que las personas obtengan fuentes de agua mientras viajan.
Yu Guihua, uno de los líderes del proyecto y profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica del Instituto Tecnológico Cockrell y del Instituto de Investigación de Materiales de Texas, señaló que en el pasado la gente solía imaginar la "extracción de aire y agua" como equipos fijos, como cajas, dispositivos en forma de placas o grandes lechos de adsorción, pero esta investigación intenta "reconstruir" completamente este tipo de tecnología en términos de forma. Si los propios tejidos pudieran recoger la humedad del aire, se abrirían posibilidades y aplicaciones completamente nuevas para el uso personal y portátil del agua.
En comparación con los materiales existentes que absorben agua atmosférica, este nuevo tipo de tejido ha logrado una mejora de tres a diez veces en el rendimiento a gran escala. Su principal avance no es sólo mejorar la capacidad de absorción de agua, sino también rediseñar la ruta de transporte del agua en la fibra. Mediante el diseño colaborativo de estructuras y materiales, el equipo de investigación permitió que el agua se convirtiera rápidamente de vapor de agua en el aire a líquido en la superficie de la fibra y luego se transmitiera de manera eficiente al interior de la tela, logrando así un salto del prototipo de laboratorio al sistema portátil.
Keith Johnston, coautor del proyecto y profesor de ingeniería química, señaló que la verdadera clave es el diseño de esta "vía de transmisión rápida", en lugar de simplemente fabricar un material extra absorbente de agua. Es este sistema de transmisión del vapor de agua al estado líquido y luego al tejido lo que permite que el material funcione de manera mucho más eficiente que las soluciones tradicionales en aplicaciones prácticas, sentando las bases para la expansión a más formas de productos, como ropa, mochilas, tiendas de campaña e instalaciones de refugio de emergencia.
El equipo de investigación afirmó que en el futuro se centrarán en explorar la aplicación de esta tecnología en recreación al aire libre, trabajo de campo, respuesta a desastres y áreas con sequía o infraestructura de suministro de agua débil, esforzándose por hacer de los dispositivos portátiles para buscar agua un medio complementario para mejorar la seguridad y accesibilidad del agua. En este proceso, cómo lograr una producción escalable, durabilidad y comodidad para el usuario de los materiales garantizando al mismo tiempo el rendimiento será una dirección importante para la ingeniería posterior.
Paralelamente a la chaqueta, el equipo también desarrolló un dispositivo portátil de extracción de agua atmosférica in situ que funciona con energía solar y completó pruebas de campo en el ambiente cálido y árido del desierto de Chihuahua en Nuevo México y el clima húmedo de Austin, Texas. Los resultados de las pruebas muestran que el sistema puede recolectar aproximadamente 1,3 litros o 44 onzas líquidas de agua potable por día en ambientes áridos y semihúmedos, lo que demuestra capacidades estables de producción de agua en todas las condiciones climáticas.
Calculado en base a la utilización del material, este sistema puede producir alrededor de 4,3 litros de agua por kilogramo de material absorbente por día, lo que equivale a una producción diaria promedio de agua de alrededor de 1,1 galones por 2,2 libras de material, rompiendo los récords informados en muchos estudios similares anteriores. Guan Weixin, uno de los primeros autores del artículo, dijo que se trata de un paso importante hacia la "recolección práctica de agua atmosférica". Los años de acumulación del equipo desde el diseño molecular hasta el funcionamiento real del sistema finalmente han logrado un gran avance en la integración en un dispositivo desplegable en el campo.
El núcleo de este sistema de admisión de agua de alto rendimiento es una tela de hidrogel especial hecha de materiales derivados de la biomasa, que completa el proceso de adsorción y liberación de vapor de agua con un bajo consumo de energía. Los hidrogeles pueden absorber vapor de agua en el aire y, cuando se calientan con la luz solar, pueden liberar el agua absorbida y luego recolectarla en agua líquida a través de la condensación, utilizando así la energía solar para impulsar un ciclo completo de recolección de agua.
El equipo de investigación señala que esta tecnología tiene un alto potencial de aplicación en muchas de las regiones con mayor escasez de agua del mundo, como partes del norte de África, Oriente Medio, el sur de Asia y el África subsahariana, donde a menudo es difícil construir y mantener una infraestructura tradicional centralizada de suministro de agua. A través de esta solución de toma de agua distribuida a base de textiles y geles, las comunidades remotas, los sitios de socorro en casos de desastre y las áreas con infraestructura limitada tienen el potencial de obtener acceso a una fuente de agua potable que no requiere redes de tuberías complejas.
Se han publicado resultados relevantes en dos revistas, "Science Advances" y "Nature Water". El primero detalla la estructura jerárquica escalable de fibra textil para la recolección de agua atmosférica personal y portátil, y el segundo demuestra el diseño y la verificación de campo de un sistema de recolección de agua atmosférica portátil, de alto nivel, impulsado por energía solar, en diferentes condiciones climáticas. El equipo de investigación cree que a medida que estos materiales y sistemas continúen madurando y avanzando hacia su aplicación, el escenario futuro de personas "obteniendo agua potable usando ropa" en entornos con escasez de agua está pasando gradualmente de la imaginación a la realidad.