Enxeñeiros do MIT proban un recolector pasivo de auga no Val da Morte, California / MIT News
Na actualidade, 2.200 millóns de persoas no mundo carecen de acceso a auga potable. A crecente necesidade de auga potable está a esgotar recursos tradicionais como ríos, lagos e encoros.
Para mellorar o acceso a auga potable segura e alcanzable, os enxeñeiros do MIT están a recorrer a unha fonte non convencional: o aire. A atmosfera terrestre contén millóns de miles de millóns de litros de auga en forma de vapor. Se este vapor pode capturarse e condensarse de forma eficiente, podería fornecer auga potable limpa en lugares onde os recursos hídricos tradicionais son inaccesibles.
Con ese obxectivo en mente, o equipo do MIT desenvolveu e probou un novo captador de auga atmosférica e demostrou que captura eficazmente o vapor de auga e produce auga potable segura en toda unha gama de humidades relativas, incluído o aire seco do deserto.
O novo dispositivo é un panel vertical negro, do tamaño dunha xanela, fabricado cun material de hidroxel que absorbe a auga, encerrado nunha cámara de cristal recuberta cunha capa refrixerante. O hidroxel aseméllase a un plástico de burbullas negro, con pequenas estruturas en forma de cúpula que se inchan cando o hidroxel absorbe o vapor de auga. Cando o vapor capturado evapórase, as cúpulas volven encollerse nunha transformación similar á do origami. O vapor evaporado condénsase no cristal, onde pode fluír cara abaixo e saír a través dun tubo en forma de auga limpa e potable.
O sistema funciona por si só, sen fonte de enerxía, a diferenza doutros deseños que requiren baterías, paneis solares ou electricidade da rede. O equipo fixo funcionar o dispositivo durante máis dunha semana no Val da Morte (California), a rexión máis árida de América do Norte. Mesmo en condicións de humidade moi baixa, o dispositivo espremeu auga potable do aire a razón de ata 160 mililitros (uns dous terzos de cunca) ao día.
O equipo calcula que varios paneis verticais, colocados nun pequeno conxunto, poderían abastecer pasivamente de auga potable a un fogar, mesmo en contornas desérticos áridos. É máis, a produción de auga do sistema debería aumentar coa humidade, fornecendo auga potable en climas tépedos e tropicais.
«Construímos un dispositivo a escala dun metro que esperamos despregar en rexións con recursos limitados, onde mesmo unha célula solar non é moi accesible», afirma Xuanhe Zhao, catedrático Uncas e Helen Whitaker de Enxeñería Mecánica e Enxeñería Civil e Ambiental do MIT. «É unha proba de viabilidade para ampliar esta tecnoloxía de captación de auga. Agora a xente pode construíla aínda máis grande, ou convertela en paneis paralelos, para fornecer auga potable á xente e lograr un impacto real.»
Zhao e os seus colegas presentan os detalles do novo deseño de captación de auga nun artigo publicado na revista Nature Water. O autor principal do estudo é o antigo postdoctorado do MIT «Will» Chang Liu, que actualmente é profesor adxunto na Universidade Nacional de Singapura (NUS). Entre os coautores do MIT figuran Xiao-Yun Yan, Shucong Li e Bolei Deng, xunto con colaboradores doutras moitas institucións.
Os hidroxeles son materiais brandos e porosos compostos principalmente de auga e unha rede microscópica de fibras poliméricas interconectadas. O grupo de Zhao no MIT explorou principalmente o uso de hidroxeles en aplicacións biomédicas, como revestimentos adhesivos para implantes médicos, eléctrodos brandos e flexibles e adhesivos para imaxes non invasivas. «Grazas ao noso traballo con materiais brandos, unha propiedade que coñecemos moi ben é que o hidroxel absorbe moi ben a auga do aire», afirma Zhao.
Os investigadores están a estudar varias formas de captar o vapor de auga para obter auga potable. Entre os máis eficientes ata o de agora atópanse os dispositivos fabricados con marcos metalorgánicos ou MOF, materiais ultraporosos que tamén demostraron captar a auga do aire seco do deserto. Pero os MOF non se inchan nin se estiran ao absorber auga e a súa capacidade de transporte de vapor é limitada.
O novo colleitador de auga baseada en hidroxeles do grupo aborda outro problema clave en deseños similares. Outros grupos deseñaron captadores de auga a partir de hidroxeles microporosos ou nanoporosos. Pero a auga producida por estes deseños pode ser salgada, o que require un filtrado adicional. O sal é un material absorbente por natureza, e os investigadores incrustan sales (normalmente, cloruro de litio) no hidroxel para aumentar a absorción de auga do material. O inconveniente, con todo, é que este sal pode filtrarse coa auga cando esta recóllese.
O novo deseño do equipo limita considerablemente a fuga de sales. Dentro do propio hidroxel, incluíron un ingrediente extra: o glicerol, un composto líquido que estabiliza de forma natural o sal, manténdoo dentro do xel en lugar de deixar que cristalice e escápese coa auga. O propio hidroxel ten unha microestructura que carece de poros a nanoescala, o que impide aínda máis que o sal escápese do material. Os niveis de sal na auga que recolleron estaban por baixo do limiar estándar para a auga potable, e significativamente por baixo dos niveis producidos por moitos outros deseños baseados en hidrogeles. Ademais de axustar a composición do hidroxel, os investigadores melloraron a súa forma. En lugar de manter o xel como unha lámina plana, moldeárono en forma de pequenas cúpulas parecidas ao plástico de burbullas, que aumentan a superficie do xel e a cantidade de vapor de auga que pode absorber.
Os investigadores fabricaron medio metro cadrado de hidroxel e encerraron o material nunha cámara de cristal similar a unha xanela. Recubriron o exterior da cámara cunha película de polímero especial, que axuda a arrefriar o cristal e estimula a evaporación do vapor de auga do hidroxel e a súa condensación no cristal. Instalaron un sinxelo sistema de tubos para recoller a auga a medida que flúe polo cristal.
En novembro de 2023, o equipo viaxou ao Valle da Morte (California) e instalou o dispositivo como un panel vertical. Durante sete días, tomaron medidas a medida que o hidroxel absorbía vapor de auga durante a noite (o momento do día en que o vapor de auga no deserto é máis alto). Durante o día, coa axuda do Sol, a auga recollida se evaporaba do hidroxel e condensábase no cristal.
Durante este período, o dispositivo funcionou en toda unha gama de humidades, do 21 ao 88%, e produciu entre 57 e 161,5 mililitros de auga potable ao día. Mesmo nas condicións máis secas, o dispositivo cultivou máis auga que outros deseños pasivos e algúns de alimentación activa.
«Este é só un deseño de proba de concepto, e hai moitas cousas que podemos optimizar», afirma Liu. «Por exemplo, poderiamos ter un deseño multipanel. E estamos a traballar nunha próxima xeración do material para mellorar aínda máis as súas propiedades intrínsecas»
«Imaxinamos que algún día poderíase despregar un conxunto destes paneis, e a pegada é moi pequena porque son todos verticais», di Zhao, que ten plans para seguir probando os paneis en moitas rexións con recursos limitados. «Entón poderíanse ter moitos paneis xuntos, recollendo auga todo o tempo, a escala doméstica».
FONTE: quo.eldiario.es/ciencia
