Investigadores de la Universidad de Texas han creado un hidrogel que produce agua potable a partir del aire utilizando la luz solar. Esta tecnología, adaptable a microgeles eficientes, tiene el potencial de proporcionar una solución portátil y rentable a la escasez mundial de agua. Arriba se muestra una muestra de agua recolectada con el gel. Crédito: Universidad de Texas en Austin
Para partes importantes del mundo que enfrentan escasez de agua, un rayo de esperanza puede estar en camino: la capacidad de convertir fácilmente el aire caliente en agua potable.
En los últimos años, investigadores de la Universidad de Texas en Austin se han centrado en la humedad del aire como fuente potencial de agua potable para poblaciones afectadas por la sequía. En una nueva investigación publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences, han logrado un avance significativo en sus esfuerzos por crear agua potable a partir del aire: un hidrogel diseñado molecularmente que puede crear agua limpia utilizando únicamente la energía de la luz solar.
Aprovechar la energía solar para producir agua
Los investigadores pudieron extraer agua de la atmósfera y potabilizarla utilizando energía solar, en condiciones tan bajas como 104 grados, alineándose con el clima de verano en Texas y otras partes del mundo. Esto significa que las personas en lugares con exceso de calor y acceso mínimo a agua potable podrían algún día simplemente colocar un dispositivo afuera y produciría agua para ellos, sin necesidad de esfuerzo adicional.
“Con nuestro nuevo hidrogel, no solo eliminamos agua del aire. Estamos haciendo esto extremadamente rápido y sin consumir mucha energía”, dijo Guihua Yu, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en el Departamento Walker de Ingeniería Mecánica de la Escuela de Ingeniería Cockrell y el Instituto de Materiales de Texas. “Lo realmente fascinante de nuestro hidrogel es cómo libera agua. Piense en un verano caluroso en Texas: simplemente podríamos disfrutar de los altibajos naturales de nuestras temperaturas sin necesidad de encender ningún calentador”.
Un prototipo de dispositivo para generar agua a partir del aire. Crédito: Universidad de Texas en Austin
El dispositivo puede producir entre 3,5 y 7 kilogramos de agua por kilogramo de material de gel, dependiendo de las condiciones de humedad.
Avances y aspiraciones comerciales de Microgel
Una característica importante de esta investigación es la adaptabilidad del hidrogel a micropartículas llamadas «microgeles». Estos microgeles desbloquean mejoras de velocidad y eficiencia que acercan este dispositivo a la realidad.
«Al convertir el hidrogel en partículas microdimensionadas, podemos hacer que la captura y liberación de agua sea ultrarrápida», dijo Weixin Guan, estudiante de posgrado en el laboratorio de Yu y uno de los líderes de la investigación. «Esto ofrece un nuevo tipo de sorbente altamente eficiente que puede mejorar significativamente la producción de agua a través de múltiples ciclos diarios».
Los investigadores buscan nuevas mejoras en la tecnología, con el objetivo de convertirla en un producto comercial. Un área de interés es optimizar la ingeniería de los microgeles para mejorar aún más la eficiencia.
La expansión es el siguiente paso importante. Los investigadores pretenden traducir su trabajo en soluciones tangibles y escalables que puedan utilizarse en todo el mundo como un método portátil y de bajo coste para crear agua potable. Esto podría cambiar vidas en países como Etiopía, donde casi el 60% de la población no tiene acceso básico al agua potable.
«Desarrollamos este dispositivo con el objetivo final de que esté disponible para personas de todo el mundo que necesitan un acceso rápido y constante a agua limpia y potable, especialmente en zonas áridas», dijo Yaxuan Zhao, un estudiante graduado en el laboratorio de Yu.
El equipo está trabajando en otras versiones del dispositivo fabricadas con materiales orgánicos, lo que reduciría los costos de producción en masa. Esta transición a diseños más viables comercialmente trae consigo sus propios desafíos a la hora de aumentar la producción del sorbente que permita la absorción de humedad y mantenga la durabilidad durante la vida útil del producto. La investigación también se centra en hacer dispositivos portátiles para diversos escenarios de aplicación.
Referencia: “Hidratación molecularmente confinada en hidrogeles termosensibles para la recolección eficiente de agua atmosférica” por Weixin Guan, Yaxuan Zhao, Chuxin Lei y Guihua Yu, 11 de septiembre de 2023. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
DOI: 10.1073/pnas.2308969120
Este proyecto cuenta con el apoyo del Premio Norman Hackerman en Investigación Química de la Fundación Welch y el Premio Camille Dreyfus Teacher-Scholar.
