En recientes pruebas de campo, los investigadores del MIT han probado que su nuevo dispositivo puede extraer agua del aire del desierto.

Este nuevo dispositivo, impulsado por la luz solar, sería una bendición para las zonas con clima cálido y árido y regiones afectadas por la sequía en todo el mundo una vez que los investigadores amplíen su tecnología.

El estudio se publica en la revista Nature Communications.

El nuevo dispositivo es una mejora en el dispositivo de concepto que era introducido el año pasado, que era también cubierto por TUN.  

"El avance que hemos logrado en nuestra demostración de prueba de concepto el año pasado es la prueba de un prototipo a pequeña escala en condiciones desérticas donde creemos que los sistemas de captación de agua basados ​​en la adsorción son más prácticos", dijo Hyunho Kim, ex estudiante graduado del MIT. y co-autor principal del estudio.

"Además, hemos realizado varias mejoras de diseño que permitieron el funcionamiento con eficiencias mejoradas", continuó.

"Mediante un diseño y optimización cuidadosos, desarrollamos un dispositivo que es adecuado para el funcionamiento en condiciones áridas y con puntos de rocío negativos en los que no son factibles tecnologías competitivas / comercialmente maduras como los ciclos de dewing basados ​​en refrigeración"

El dispositivo

El nuevo dispositivo usa relativamente nuevos materiales de alta superficie llamados marcos metal-orgánicos (MOF) para absorbe las moléculas de agua del aire, que se convierte en vapor durante el día cuando la luz solar lo calienta. Cuando el vapor escapa del MOF, se canaliza a un recipiente de acrílico adyacente donde un condensador recoge las gotas de agua y las dirige a un colector.

El estudio

El equipo de investigación probó el nuevo dispositivo en un tejado de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, que es representativo de las zonas áridas donde el dispositivo está diseñado para funcionar, y demostró que realmente puede recolectar agua en condiciones reales.

Según los investigadores, el nuevo dispositivo puede extraer agua potable incluso a humedades relativas tan bajas como 10 por ciento, por lo que funcionaría incluso en el aire del desierto muy seco.

La capacidad del dispositivo para trabajar con niveles tan bajos de humedad es notable, ya que otros métodos actuales necesitan niveles más altos de humedad para extraer el agua del aire. Por ejemplo, los métodos de recolección de niebla requieren un porcentaje de humedad de 100, mientras que los sistemas basados ​​en la refrigeración de recolección de rocío requieren un porcentaje de humedad superior a 50. Además, este último depende en gran medida de la energía para la refrigeración, y es operado por bombas y compresores, que podrían descomponerse.  

En contraste, el nuevo dispositivo de MIT puede funcionar solo con luz solar, por lo que puede usarse en cualquier lugar siempre que haya mucha luz solar. El dispositivo también funciona de forma pasiva, por lo que no hay partes rotas con las que lidiar.

Los investigadores también realizaron pruebas de espectrometría de masas del agua producida por el dispositivo, que no mostró impurezas.

"[T] no hay nada del MOF que se filtre en el agua" Evelyn Wang, dijo el profesor Gail E. Kendall en el Departamento de Ingeniería Mecánica en el MIT y el autor principal de ambos documentos, en un comunicado.

"Muestra que el material es muy estable, y podemos obtener agua de alta calidad".

El potencial

En sus pruebas de campo, los investigadores usaron un pequeño dispositivo de prueba de concepto, que se limitó a más de un ciclo nocturno y natural con luz solar. Pero la operación continua podría hacerse posible mediante el uso de otras fuentes de calor sostenibles de baja ley, como la biomasa y el calor residual, de acuerdo con Sameer Rao, postdoc del MIT y co-autor principal del estudio.

"El funcionamiento del ciclo de recolección de agua basado en adsorbente es impulsado por la energía térmica", dijo Rao.

"Así que sí, la producción de agua puede ser impulsada por el calor residual o la biomasa y no estar restringida a la energía solar térmica".

Los investigadores también creen que si se ampliara el dispositivo de prueba de concepto, produciría más de un cuarto de litro de agua por día por kilogramo de MOF. La producción podría triplicarse con el uso de material más óptimo, dijo Kim en un comunicado.

El siguiente paso es trabajar en la ampliación del sistema y aumentar su eficiencia, dijo Wang en un comunicado.

"Esperamos tener un sistema que sea capaz de producir litros de agua", continuó.

Si bien el dispositivo de prueba de concepto fue diseñado para producir solo unos pocos milímetros de agua, para demostrar que funciona en el mundo real, ella explicó que su objetivo es "ver que el agua se derrame".

"Actualmente estamos trabajando en el desarrollo de un prototipo a gran escala, uno que pueda satisfacer las necesidades de agua potable de una familia en áreas remotas y áridas", dijo Wang.

"Existen sin duda, preguntas interesantes en las que estamos trabajando para responder y permitir mayores eficiencias operativas y al mismo tiempo demostrar la escalabilidad de nuestro enfoque ".

Una vez que se amplíe, la tecnología será un recurso crucial en áreas áridas que sufren de escasez de agua, como el sur de California.

En algunos países, donde podría tomar niñas y mujeres varias horas al día solo para buscar agua para las necesidades del hogar, esta tecnología les daría más tiempo para que las niñas puedan ir a la escuela y las mujeres puedan pasar tiempo de calidad con su familia o apoyar a su familia de maneras más significativas.

"Es realmente gratificante para nosotros, como científicos e ingenieros, trabajar en dicha tecnología y realizar desarrollos que nos permitan acercarnos a la realización de un dispositivo a gran escala y abordar la escasez de agua local", dijeron Kim y Rao.