Un nuevo sistema permite recolectar agua potable de la humedad de la atmósfera durante todo el día
“Para que nuestros ríos lleguen sanos al mar”
Infraestructura Hídrica
El condensador piloto en lo alto de un edificio de ETH Zurich. (Imagen: ETH Zurich/Iwan Hächler)
Investigadores de ETH Zurich han desarrollado la primera solución de energía cero para recolectar agua de la atmósfera durante el ciclo diario de 24 horas.
El sistema, diseñado para zonas árridas, se basa en una superficie de autoenfriamiento y un escudo de radiación especial, según publican en la revista 'Science Advances'.
El agua dulce escasea en muchas partes del mundo y debe obtenerse con un gran gasto. Las comunidades cercanas al océano pueden desalinizar el agua del mar con este fin, pero hacerlo requiere una gran cantidad de energía. Más lejos de la costa, prácticamente a menudo la única opción que queda es condensar la humedad atmosférica mediante el enfriamiento, ya sea a través de procesos que requieren igualmente un gran aporte de energía o mediante el uso de tecnologías "pasivas" que aprovechan la oscilación de la temperatura entre el día y la noche.
Sin embargo, con las tecnologías pasivas actuales, como las láminas que recogen el rocío, sólo se puede extraer agua por la noche. Esto se debe a que el sol calienta las láminas durante el día, lo que hace imposible la condensación.
Los investigadores de la ETH de Zúrich han desarrollado ahora una tecnología que, por primera vez, permite recolectar agua las 24 horas del día, sin aporte de energía, incluso bajo el sol abrasador.
El nuevo dispositivo consiste esencialmente en un cristal con un revestimiento especial que refleja la radiación solar y también irradia su propio calor a través de la atmósfera hacia el espacio exterior. Así, se enfría hasta 15 grados por debajo de la temperatura ambiente. En la parte inferior de este cristal, el vapor de agua del aire se condensa en agua. El proceso es el mismo que se observa en las ventanas mal aisladas en invierno.
Los científicos recubrieron el cristal con capas de polímero y plata específicamente diseñadas. Este método de recubrimiento especial hace que el cristal emita radiación infrarroja en una longitud de onda específica hacia el espacio exterior, sin que la atmósfera la absorba ni se refleje en el cristal.
Las pruebas realizadas demostraron que la nueva tecnología puede producir al menos el doble de agua por superficie y día
Otro elemento clave del dispositivo es un novedoso escudo contra la radiación con forma de cono. Este escudo desvía en gran medida la radiación térmica de la atmósfera y protege el cristal de la radiación solar entrante, al tiempo que permite que el dispositivo irradie el mencionado calor hacia el exterior y, por tanto, se autoenfríe, de forma totalmente pasiva.
Las pruebas realizadas con el nuevo dispositivo en condiciones reales en el tejado de un edificio de la ETH en Zúrich demostraron que la nueva tecnología puede producir al menos el doble de agua por superficie y día que las mejores tecnologías pasivas actuales basadas en láminas: el pequeño sistema piloto con un panel de 10 centímetros de diámetro suministró 4,6 mililitros de agua al día en condiciones reales.
Y dispositivos más grandes con láminas más grandes producirían más agua en consecuencia. Los científicos demostraron que, en condiciones ideales, podían recoger hasta 0,53 decilitros de agua por metro cuadrado de superficie de cristal por hora. "Esto se acerca al valor máximo teórico de 0,6 decilitros por hora, que es físicamente imposible de superar", afirma Iwan Hächler, estudiante de doctorado en el grupo de Dimos Poulikakos, profesor de Termodinámica de la ETH de Zúrich, en un comunicado.
Otras tecnologías suelen requerir que se limpie el agua condensada de una superficie, lo que requiere energía. Sin este paso, una parte importante del agua condensada se aferraría a la superficie y quedaría inutilizada, al tiempo que dificultaría una mayor condensación.
Los investigadores de la ETH Zurich aplicaron un novedoso revestimiento superhidrofóbico (extremadamente repelente al agua) a la parte inferior del cristal de su condensador de agua. Esto hace que el agua condensada se acumule y salga corriendo o saltando por sí sola. "A diferencia de otras tecnologías, la nuestra puede funcionar realmente sin necesidad de energía adicional, lo cual es una ventaja fundamental", afirma Hächler.
El objetivo de los investigadores era desarrollar una tecnología para países con escasez de agua y, en particular, para países en desarrollo y emergentes. Ahora, dicen, otros científicos tienen la oportunidad de seguir desarrollando esta tecnología o combinarla con otros métodos, como la desalinización del agua, para aumentar su rendimiento.
La producción de los cristales recubiertos es relativamente sencilla y debería ser posible construir condensadores de agua más grandes que el actual sistema piloto. Al igual que las células solares cuentan con varios módulos colocados uno al lado del otro, también se podrían colocar varios condensadores de agua uno al lado del otro para construir un sistema a gran escala.
Fuente:
Junio, 2021