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Nuevo sistema solar del MIT que extrae agua potable del aire «seco»

Investigadores del MIT han aumentado significativamente el rendimiento de un sistema que puede extraer agua potable directamente del aire, incluso en regiones secas, usando el calor del sol u 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 dispositivo anterior de Wang y sus colaboradores aprovechaba una diferencia de temperatura dentro del dispositivo para permitir que un material absorbente -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 del sol, la diferencia de temperatura entre la parte superior calentada y la parte inferior sombreada hace que el agua se libere de nuevo del material adsorbente. El agua se condensa entonces en una placa de recolección.

Pero ese dispositivo requería el uso de materiales llamados MOF, que son caros y de suministro limitado, y la salida de agua del sistema no era suficiente para su uso práctico.

Ahora, al incorporar una segunda etapa de desorción y condensación, y al usar un material adsorbente fácilmente disponible, la salida del dispositivo se ha incrementado significativamente, y su escalabilidad se ha mejorado mucho, según dicen los investigadores.

En lugar de los MOF, el nuevo diseño usa un material absorbente llamado zeolita, que en este caso está compuesto de un hierro microporoso aluminofosfato. El material está ampliamente disponible, es estable y tiene las propiedades adsorbentes adecuadas para proporcionar un sistema eficiente de producción de agua basado sólo 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 siempre que el agua cambia de fase. El calor del sol es recogido por una placa absorbente solar en la parte superior del sistema tipo 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 usa 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 depósito colector.

Si bien se han utilizado sistemas similares de dos etapas para otras aplicaciones como la desalinización, Wang dice: “Creo que nadie ha seguido realmente esta vía” de utilizar un sistema de este tipo para la captación de agua atmosférica (AWH), como se conoce a estas tecnologías.

Los enfoques actuales de AWH incluyen la recolección de niebla y la recolección de rocío, pero ambas tienen limitaciones. La recolección de niebla sólo funciona con el 100% de humedad relativa, y actualmente se usa sólo en unos pocos desiertos costeros, mientras que la recolección de rocío requiere una refrigeración de gran consumo energético para proporcionar superficies frías en las que se condense la humedad, y aún así requiere una humedad de al menos el 50%, dependiendo de la temperatura ambiente.

En cambio, el nuevo sistema puede funcionar con niveles de humedad tan bajos como el 20% y no requiere ningún aporte de energía, salvo la luz del sol 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, la gente puede 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 materiales, esto podría ser práctico a gran escala, dice. Ya se están desarrollando materiales que tienen una adsorción unas cinco veces mayor que esta zeolita y que podrían conducir a un aumento correspondiente de la producción de agua.

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Más información: mit.edu

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