Utilizan residuos orgánicos para extraer agua potable del aire

El sistema desarrollado por investigadores de la Universidad de Texas en Austin permite convertir casi cualquier biomasa en un eficiente absorbente de agua que posteriormente se puede aprovechar.

Investigadores de la Universidad de Texas en Austin (EE.UU.) han creado un innovador sistema para extraer agua potable del aire utilizando restos de comida desechados, ramas sueltas, conchas marinas y muchos otros materiales naturales como ingredientes clave.

Este nuevo sistema de «hidrogeles de biomasa molecularmente funcionalizados» puede convertir una amplia gama de productos naturales en absorbentes, materiales que absorben líquidos. Al combinar estos absorbentes con calor suave, los investigadores pueden extraer litros de agua potable de la atmósfera, incluso en condiciones de sequía.

«Con este avance, hemos creado una estrategia de ingeniería molecular universal que permite transformar diversos materiales naturales en absorbentes de alta eficiencia», afirma Guihua Yu, profesor de ciencia de materiales e ingeniería mecánica del Instituto de Materiales de Texas en la Universidad de Texas en Austin.

“Esto abre una forma completamente nueva de pensar en la recolección sostenible de agua , lo que marca un gran paso hacia sistemas prácticos de recolección de agua para hogares y pequeñas comunidades”.

En pruebas de campo, los investigadores generaron 14,19 litros de agua limpia por kilogramo de absorbente al día. La mayoría de los absorbentes pueden generar entre 1 y 5 litros por kilogramo al día. Esta nueva investigación se ha publicado en Advanced Materials.

Este sistema representa una nueva forma de diseñar sorbentes, afirman los investigadores. En lugar del enfoque tradicional de «seleccionar y combinar», que requiere seleccionar materiales específicos para funciones específicas, esta estrategia molecular general permite convertir casi cualquier biomasa en un recolector de agua eficiente.

A diferencia de los absorbentes sintéticos existentes, que utilizan productos petroquímicos y generalmente requieren altos insumos de energía, el nuevo hidrogel basado en biomasa es biodegradable, escalable y requiere una energía mínima para liberar agua.

El secreto reside en un proceso de ingeniería molecular de dos pasos que otorga propiedades higroscópicas y comportamiento termorresponsivo a cualquier polisacárido basado en biomasa, como celulosa, almidón o quitosano.

“En definitiva, el acceso al agua potable debería ser sencillo, sostenible y escalable”, afirma Weixin Guan, estudiante de doctorado de último año e investigador principal del estudio. “Este material nos ofrece una manera de aprovechar los recursos más abundantes de la naturaleza y producir agua a partir del aire, en cualquier momento y lugar”.

Esta última innovación forma parte de la labor de años de Yu para desarrollar soluciones para las personas que carecen de acceso a agua potable. A lo largo de su carrera, ha desarrollado hidrogeles generadores de agua, adaptándolos a las condiciones más secas. Recientemente, creó un sistema de filtración de agua inyectable y ha aplicado su tecnología de hidrogel a la agricultura.

El equipo de investigación trabaja actualmente en la ampliación de la producción y el diseño de sistemas de dispositivos prácticos para su comercialización, incluyendo recolectores de agua portátiles, sistemas de riego autosuficientes y dispositivos de agua potable de emergencia. Desde el principio, los investigadores se han centrado en la escalabilidad y en la capacidad de traducir esta investigación en soluciones que puedan ayudar a personas de todo el mundo.

«El mayor desafío en la recolección sostenible de agua es desarrollar una solución que se pueda ampliar de manera eficiente y que siga siendo práctica fuera del laboratorio», afirma Yaxuan Zhao, investigador de posgrado en el laboratorio de Yu.

Dado que este hidrogel puede fabricarse a partir de biomasa ampliamente disponible y funciona con un consumo mínimo de energía, tiene un gran potencial para su producción y despliegue a gran escala en comunidades aisladas de la red eléctrica, en labores de socorro de emergencia y en sistemas de agua descentralizados.