El agua dulce es escasa en muchas partes del mundo y debe obtenerse a un alto costo. Las comunidades cercanas al océano pueden desalinizar el agua de mar para este propósito, pero hacerlo requiere una gran cantidad de energía.
por ETH Zurich
Más lejos de la costa, prácticamente a menudo la única opción que queda es condensar la humedad atmosférica a través del enfriamiento, ya sea mediante procesos que igualmente requieren un alto aporte de energía o utilizando tecnologías «pasivas» que aprovechan el cambio de temperatura entre el día y la noche. Sin embargo, con las tecnologías pasivas actuales, como las láminas recolectoras de rocío, el agua solo se puede extraer por la noche. Esto se debe a que el sol calienta las láminas durante el día, lo que imposibilita la condensación.
Autoenfriamiento y protección contra la radiación.
Los investigadores de ETH Zurich ahora han desarrollado una tecnología que, por primera vez, les permite recolectar agua las 24 horas del día, sin entrada de energía, incluso bajo el sol abrasador. El nuevo dispositivo consiste esencialmente en un panel de vidrio con revestimiento especial, que refleja la radiación solar y también irradia su propio calor a través de la atmósfera hacia el espacio exterior. Por lo tanto, se enfría hasta 15 grados Celsius (59 grados Fahrenheit) por debajo de la temperatura ambiente. En la parte inferior de este panel, el vapor de agua del aire se condensa en agua. El proceso es el mismo que se puede observar en ventanas mal aisladas en invierno.
Los científicos recubrieron el vidrio con capas de polímero y plata diseñadas específicamente. Este enfoque de revestimiento especial hace que el panel emita radiación infrarroja en una ventana de longitud de onda específica hacia el espacio exterior, sin absorción por la atmósfera ni reflejo en el panel. Otro elemento clave del dispositivo es un nuevo escudo de radiación en forma de cono. Desvía en gran medida la radiación térmica de la atmósfera y protege el panel de la radiación solar entrante, al tiempo que permite que el dispositivo irradie el calor antes mencionado hacia afuera y, por lo tanto, se autoenfríe de forma totalmente pasiva.
Cerca del óptimo teórico
Como demostraron las pruebas del nuevo dispositivo en condiciones del mundo real en el techo de un edificio ETH en Zurich, la nueva tecnología puede producir al menos el doble de agua por área por día que las mejores tecnologías pasivas actuales basadas en láminas: el pequeño piloto El sistema con un panel de 10 centímetros de diámetro suministró 4,6 mililitros de agua por día en condiciones reales. Los dispositivos más grandes con paneles más grandes producirían más agua en consecuencia. Los científicos pudieron demostrar que, en condiciones ideales, podían recolectar hasta 0,53 decilitros (aproximadamente 1,8 onzas líquidas) de agua por metro cuadrado de superficie del panel por hora. «Esto está cerca del valor máximo teórico de 0,6 decilitros (2,03 onzas) por hora, que es físicamente imposible de superar», dice Iwan Hächler. Es estudiante de doctorado en el grupo de Dimos Poulikakos,
Otras tecnologías generalmente requieren que el agua condensada se elimine de una superficie, lo que requiere energía. Sin este paso, una porción significativa del agua condensada se adheriría a la superficie y permanecería inutilizable mientras dificultaba la condensación adicional. Los investigadores de ETH Zurich aplicaron un nuevo recubrimiento superhidrofóbico (extremadamente repelente al agua) en la parte inferior del panel en su condensador de agua. Esto hace que el agua condensada se forme y corra o salte por sí sola. «A diferencia de otras tecnologías, la nuestra realmente puede funcionar sin energía adicional, lo cual es una ventaja clave», dijo 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 desalación de agua, para aumentar su rendimiento. La producción de los cristales revestidos es relativamente sencilla y debería ser posible construir condensadores de agua más grandes que el sistema piloto actual. De manera similar a la forma en que las células solares cuentan con varios módulos instalados uno al lado del otro, también se pueden colocar varios condensadores de agua uno al lado del otro para armar un sistema a gran escala.
El estudio se publica en Science Advances .
