Investigadores del laboratorio de Xianming «Simon» Dai en la Universidad de Texas en Dallas están desarrollando una tecnología que puede extraer agua del aire. Recientemente publicaron un artículo en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences que muestra una forma más eficiente de recolectar agua que se inspira en una planta carnívora.
La tecnología tiene un largo camino por recorrer antes de que esté lista para el uso humano. Pero los investigadores esperan algún día crear un dispositivo portátil que las personas puedan usar para acceder a agua limpia durante la escasez.
«Estamos tratando de llevar agua a todas partes, en cualquier momento y en cualquier lugar. Ese es nuestro objetivo», dijo Dai, profesor asistente de ingeniería mecánica de la UTD.
En agosto, el 62% de Texas enfrentó una sequía extrema, según el Monitor de Sequía de EE. UU., una asociación entre el Centro Nacional de Mitigación de la Sequía, el Departamento de Agricultura de EE. UU. y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica.
Las temperaturas de tres dígitos como las que experimentó Dallas este verano pueden empeorar las olas de calor y las sequías, lo que lleva a la escasez de agua.
Dai está interesada en la distribución de agua descentralizada: proporcionar a las personas el agua que necesitan sin el uso de plantas de tratamiento de agua y embalses regulados por la ciudad. Ha estado estudiando la recolección de agua durante los últimos 10 años, con la esperanza de mejorar el acceso al agua limpia mediante el aprovechamiento de un proceso natural llamado condensación.
Cuando saca un vaso de agua fría al aire libre en un día caluroso, se pueden formar pequeñas gotas de agua en el borde del vaso. El vapor de agua caliente en el aire es atraído hacia el vidrio frío y se enfría, o se condensa, en esas gotas.
Dai y su laboratorio tenían como objetivo recolectar agua utilizando un enfoque similar. Si pudieran mantener una superficie fría, atrayendo vapor de agua caliente hacia ella, podrían condensar el agua en gotas y recogerla.
Un problema que ralentiza la tecnología actual de recolección de agua es que una vez que se forman gotas de agua en una superficie, no tienen adónde ir.
Se acumulan en la superficie, ralentizando la formación de nuevas gotas. Dai y su laboratorio idearon una solución novedosa a este problema que recolecta gotas de agua de manera similar a como la planta carnívora devora insectos.
La planta de jarra en forma de jarrón atrae a su presa secretando un dulce néctar. Cuando un insecto se posa en el borde superior resbaladizo de la planta, cae en el «jarrón», donde se digiere.
Dai y su laboratorio instalaron una «trampa» similar para las gotas de agua ya formadas mediante la creación de varios canales en forma de T, más pequeños que un cabello humano de diámetro, en su sistema de recolección de agua de prueba, un rectángulo de unos 2 centímetros de ancho hecho de silicio.
Durante la recolección de agua, las gotas de agua se forman en la parte superior de la T, que está cubierta con un lubricante resbaladizo. Luego, las gotas se deslizan de la T hacia los canales donde se recolectan.
«Si puede eliminar la gota de la superficie, tiene más área para que se produzca condensación nuevamente», dijo Dylan Boylan, un Ph.D. de segundo año. estudiante en el laboratorio de Dai.
La técnica del laboratorio para la recolección de agua aumentó la tasa de recolección de agua en comparación con un modelo sin canales en forma de T. Según Boylan, su superficie de recolección podría llenar un vaso de agua en unos siete minutos en condiciones de humedad.
El uso de canales por parte de Dai para hacer que la recolección de agua sea más eficiente no se ha explorado a fondo en las investigaciones existentes. Hay más trabajo por hacer antes de que su tecnología pueda estar disponible para comprar.
El sistema de recolección de agua de Dai se basa en mantener su superficie fría para atraer vapor de agua caliente para la condensación. Eso requiere energía, especialmente para producir suficiente agua para mantener hidratada a una familia durante una escasez. La tecnología también se basa en tener vapor en el aire para producir agua, lo que significa que podría ser más difícil de operar en climas más cálidos y secos.
Sameer Rao, profesor asistente de la Universidad de Utah cuyos intereses de investigación incluyen la recolección y purificación de agua, dijo que la investigación de Dai es un avance emocionante en el campo. Agregó que será necesaria una investigación futura para ver si esta tecnología se puede ampliar para abordar un problema tan grande como la escasez de agua a nivel nacional o mundial.
«Es prometedor», dijo Rao, que no participó en el estudio de Dai. «Pero creo que abordar preguntas sobre ‘¿Es esto prometedor cuando haces un millón de estos?’ es algo que vale la pena explorar».
Ahora que el laboratorio de Dai conoce los fundamentos de la tecnología, su equipo está trabajando para descubrir cómo pueden empaquetarla en algo que sea escalable y asequible. Dai también ve aplicaciones para su trabajo en sistemas como aire acondicionado, donde extraer vapor del aire podría ayudar a controlar la humedad de una habitación.
Dijo que una de sus partes favoritas de explorar la recolección de agua es aprovechar los secretos de la naturaleza para mejorar la vida humana. La naturaleza ha tenido problemas para recolectar agua durante un tiempo: el escarabajo del desierto de Namib, nativo del sudoeste de África, se mantiene hidratado condensando gotas de agua en su espalda que gotean en su boca.
Dai y Boylan tienen la esperanza de que algún día los humanos puedan beneficiarse del proceso. «Si podemos ver que la naturaleza puede hacerlo, podemos tomar esa idea y podemos hacerla realidad para nosotros mismos», dijo Boylan.
