Unos investigadores del MIT y de otros lugares han aumentado considerablemente el rendimiento de un sistema que puede extraer agua potable directamente del aire, incluso en regiones secas, utilizando el calor del sol o de otra fuente.
El sistema, que se basa en un diseño desarrollado inicialmente hace tres años en el MIT por miembros del mismo equipo, acerca el proceso a algo que podría convertirse en una práctica fuente de agua para regiones remotas con acceso limitado al agua y la electricidad. El sistema se describe en un artículo publicado en la revista Joule, de la profesora Evelyn Wang, jefa del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT; la estudiante de posgrado Alina LaPotin; y otras seis personas del MIT y de Corea y Utah.
El dispositivo anterior demostrado por Wang y sus colaboradores proporcionó una prueba de concepto para el sistema, que aprovecha una diferencia de temperatura dentro del dispositivo para permitir que un material que recoge líquido en su superficie atraiga la humedad del aire durante la noche y la libere al día siguiente. Cuando el material se calienta con la luz solar, la diferencia de temperatura entre la parte superior calentada y la parte inferior en sombra hace que el agua se libere de nuevo del material absorbente. El agua se condensa entonces en una placa de recolección.
Pero ese dispositivo requería el uso de materiales especializados llamados MOF (metal organic frameworks), que son caros y de suministro limitado, y la salida de agua del sistema no era suficiente para un sistema práctico. Ahora, al incorporar una segunda etapa de desorción y condensación, y al utilizar un material absorbente fácilmente disponible, la salida del dispositivo se ha incrementado significativamente, y su escalabilidad como producto potencialmente extendido se ha mejorado mucho, dicen los investigadores.
Wang dice que el equipo sentía que «es genial tener un pequeño prototipo, pero ¿cómo podemos llevarlo a una forma más escalable?» Los nuevos avances en el diseño y los materiales han llevado ahora al progreso en esa dirección.
En lugar de los MOF, el nuevo diseño utiliza un material absorbente llamado zeolita. El material está ampliamente disponible, es estable y tiene las propiedades absorbentes adecuadas para proporcionar un sistema eficiente de producción de agua basado solo en las típicas fluctuaciones de temperatura entre el día y la noche y en el calentamiento con luz solar.
El diseño de dos etapas desarrollado por LaPotin hace un uso inteligente del calor que se genera cuando el agua cambia de fase. El calor del sol es recogido por una placa absorbente solar en la parte superior del sistema en forma de caja y calienta la zeolita, liberando la humedad que el material ha capturado durante la noche. Ese vapor se condensa en una placa colectora, un proceso que también libera calor. La placa colectora es una lámina de cobre directamente encima y en contacto con la segunda capa de zeolita, donde el calor de la condensación se utiliza para liberar el vapor de esa capa posterior. Las gotas de agua recogidas de cada una de las dos capas pueden ser canalizadas juntas en un tanque colector.
En el proceso, la productividad general del sistema, en términos de sus potenciales litros por día por metro cuadrado de área colectora solar (LMD), se duplica aproximadamente en comparación con la versión anterior, aunque las tasas exactas dependen de las variaciones locales de temperatura, el flujo solar y los niveles de humedad. En el prototipo inicial del nuevo sistema, probado en una azotea del MIT antes de las restricciones de la pandemia, el dispositivo producía agua a una tasa «órdenes de magnitud» mayor que la versión anterior, dice Wang.
El nuevo sistema puede funcionar con niveles de humedad tan bajos como del 20 por ciento y no requiere ninguna entrada de energía, salvo la luz solar o cualquier otra fuente disponible de calor de bajo grado.
LaPotin dice que la clave es esta arquitectura de dos etapas; ahora que se ha demostrado su eficacia, se pueden buscar materiales absorbentes aún mejores que podrían aumentar aún más las tasas de producción. La actual tasa de producción de alrededor de 0,8 litros de agua por metro cuadrado al día puede ser adecuada para algunas aplicaciones, pero si esta tasa puede mejorarse con algunos ajustes y elecciones de materiales, esto podría ser práctico a gran escala, dice. Ya se están desarrollando materiales que tienen una absorción unas cinco veces mayor que esta zeolita en particular y que podrían conducir a un aumento correspondiente de la producción de agua, según Wang.
El equipo continúa trabajando en el perfeccionamiento de los materiales y el diseño del dispositivo y en su adaptación a aplicaciones específicas, como una versión portátil para operaciones militares de campo. El sistema de dos etapas también podría adaptarse a otros tipos de métodos de captación de agua que utilizan múltiples ciclos térmicos por día, alimentados por una fuente de calor diferente en lugar de la luz solar, y por lo tanto podrían producir mayores rendimientos diarios.
Fuente: noticiasdelaciencia.com