Los jóvenes ingenieros que han logrado tener agua potable en el desierto: una 'ventana' con un revolucionario hidrogel

Las lluvias de primavera han hecho que España salga de la sequía de larga duración a la que hacía frente desde hace dos años, según la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET). Aun así, se siguen desarrollando inventos para combatirla, como uno que genera 5.000 litros de agua potable al día u otro reciente que extrae este líquido del aire.

Unos ingenieros del MIT han creado un innovador invento, un dispositivo pasivo del tamaño de una ventana, que es totalmente capaz de extraer agua potable del aire sin necesidad de utilizar energía, prometiendo acabar con un problema mundial.

En la actualidad hay más de 2.200 millones de personas en todo el mundo que carecen de acceso a agua potable y la creciente necesidad de este líquido está agotando los recursos tradicionales, como ríos, lagos y embalses.

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Con el objetivo de mejorar el acceso a agua potable, los ingenieros del MIT han decidido aprovechar el aire, una fuente poco convencional. Y es que la atmósfera terrestre contiene miles de millones de galones de agua en forma de vapor.

Un vapor que, si se consigue capturar y condensar de manera eficiente, podría suministrar agua potable limpia en lugares donde los recursos hídricos tradicionales son inaccesibles, como el desierto, según señala el MIT en un comunicado.

Extrae agua del aire

Los ingenieros del MIT han ideado y probado para ello un nuevo recolector de agua atmosférica que ha demostrado su capacidad para capturar de forma eficaz el vapor de agua, haciendo que sea potable en una amplia gama de humedades relativas.

Incluso el aire seco del desierto. Todo ello sin utilizar electricidad, ni baterías ni placas solares. Este dispositivo está formado por un panel vertical negro del tamaño de una ventana que está fabricado con un material absorbente de agua.

El recolector de agua pasivo del MIT. MIT Omicrono

A su vez, se encuentra encerrado en una cámara de vidrio recubierta con una capa refrigerante. Un hidrogel que es similar a un plástico de burbujas negro, con pequeñas estructuras en forma de cúpula que se hinchan cuando el hidrogel absorbe el vapor de agua.

De esta manera, cuando el vapor capturado se evapora, las cúpulas se encogen en una transformación similar al origami. Mientras que el vapor, cuando sale el sol, se libera, se condensa en el vidrio enfriado y fluye por un tubo como agua potable y limpia.

Los ingenieros del MIT han probado esta tecnología durante más de una semana en el Valle de la Muerte, California (EE. UU.), que es la región más seca de Norteamérica. El dispositivo, incluso en condiciones de muy baja humedad, extrajo agua potable del aire de hasta 160 mililitros al día.

Es decir, aproximadamente dos tercios de una taza. Los ingenieros estiman que varios paneles verticales, instalados en una pequeña matriz, podrían suministrar agua potable de forma pasiva a un hogar, incluso en entornos desérticos áridos.

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No sólo eso, sino que los ingenieros también resaltan que la producción de agua del sistema debería aumentar con la humedad, suministrando agua potable en climas templados y tropicales.

"Hemos construido un dispositivo de un metro de tamaño que esperamos implementar en regiones con recursos limitados, donde ni siquiera las células solares son muy accesibles", afirma Xuanhe Zhao, profesor de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Civil y Ambiental en el MIT.

"Se trata de una prueba de viabilidad para ampliar esta tecnología de recolección de agua. Ahora se puede construir a mayor escala o convertirla en paneles paralelos para suministrar agua potable a la población y lograr un impacto real", señala el ingeniero.

La clave: el hidrogel

El nuevo recolector de agua del MIT está basado en un hidrogel que acaba con uno de los problemas de otros dispositivos similares que producen agua que suele ser salada, lo que requiere un filtrado adicional.

Un primer plano del nuevo material de hidrogel inspirado en el origami. MIT Omicrono

Normalmente a este tipo de inventos se suele incorporar sales —normalmente cloruro de litio— en el hidrogel, lo que aumenta la absorción de agua del material. Sin embargo, esta se puede filtrar con el agua cuando finalmente se recoge.

En el caso del dispositivo del MIT, dentro del propio hidrogel se incluye un ingrediente adicional: el glicerol. Se trata de un compuesto líquido que estabiliza naturalmente la sal, "manteniéndola dentro del gel en lugar de dejar que se cristalice y se escape con el agua".

Además de ello, el hidrogel del MIT cuenta con una microestructura que carece de poros a nanoescala, evitando aún más que la sal se escape del material. Durante las pruebas, el nivel de sal en el agua recogida estaba por debajo del umbral estándar para el agua potable.

Incluso se encontraba significativamente por debajo de los niveles producidos por muchos otros diseñados basados en hidrogel, según apuntan los investigadores. Otra de las claves del hidrogel del MIT está en su forma.

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Los ingenieros realizaron una serie de mejoras. Por ejemplo, en lugar de mantener el gel como una lámina plana, lo moldearon en un patrón de pequeñas cúpulas parecidas al plástico de burbujas, que actúan para aumentar la superficie del gel, junto con la cantidad de vapor de agua que puede absorber.

Para el diseño del dispositivo, los investigadores fabricaron medio metro cuadrado de hidrogel y lo encerraron en una cámara de vidrio similar a una ventana, cuyo exterior recubrieron con una película de polímero especial.

Esta ayuda a enfriar el vidrio y estimular la evaporación del vapor de agua del hidrogel y su condensación en el vidrio. Para recoger el agua a medida que fluía por el vidrio optaron por instalar un sencillo sistema de tubos.

"Se trata solo de un diseño de prueba de concepto, y hay muchas cosas que podemos optimizar. Por ejemplo, podríamos tener un diseño de múltiples paneles. Y estamos trabajando en una nueva generación del material para mejorar aún más sus propiedades intrínsecas", señala Liu.

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Los ingenieros tienen planes de seguir probando sus paneles en muchas regiones con recursos limitados e imaginan que algún día se podría instalar una serie de estos paneles a escala doméstica, "recogiendo agua todo el tiempo", y "el espacio que ocuparían sería muy reducido, ya que todos son verticales".