Los cactus inspiran un dispositivo para capturar agua del aire

Los cactus inspiran un dispositivo para capturar agua del aire

Un grupo de expertos ha logrado desarrollar una membrana de hidrogel inspirada en los cactus que permite atrapar la humedad de la niebla fría y generar vapor de agua en condiciones soleadas


En el pasado, esas “pequeñas masas puras de espinas estrelladas” inspiraron a poeta chileno Pablo Neruda para escribir sus famosas Odas Elementales. Ahora, los cactus vuelven a hacer lo propio con los expertos del instituto Caltech, que han creado pequeñas estructuras espinosas para recolectar agua potable del aire tanto de día como de noche.

En el artículo publicado en la revista Nature Communications, los científicos del instituto explican que se trata de una membrana con secciones puntiagudas de hidrogel de microarquitectura que puede producir agua a través de la generación de vapor-agua solar y la recolección de niebla, dos procesos independientes que generalmente requieren dos dispositivos separados.

“La escasez de agua es un problema enorme que la humanidad deberá superar a medida que la población mundial sigue creciendo. El agua cubre las tres cuartas partes del mundo, pero solo alrededor de la mitad del uno por ciento es agua dulce disponible”, señala Julia R. Greer, profesora de ciencia de materiales, mecánica e ingeniería médica.

Imagen de una de las púas de la membrana. Barra de escala: 1 mm.

Para ayudar con este desafío, los científicos idearon un artefacto que combinasen las dos tecnologías en uno. Así, durante le día, la membrana de hidrogel, que es hidrófila, absorbe la luz solar para calentar el agua atrapada debajo, que se convierte en vapor. Luego, el vapor se vuelve a condensar en una cubierta transparente, donde se puede recolectar.

Después, durante la noche la cubierta transparente se pliega y la membrana de hidrogel se expone al aire húmedo para capturar la niebla. Como tal, el material puede recolectar agua tanto del vapor como de la niebla.

En una prueba de funcionamiento realizada durante la noche, muestras de los materiales con un área de entre 55 y 125 centímetros cuadrados pudieron recolectar alrededor de 35 mililitros de agua de la niebla. En las pruebas realizadas durante el día, el material fue capaz de recolectar alrededor de 125 mililitros del vapor solar.

“Los cactus están especialmente adaptados para sobrevivir en climas secos. En nuestro caso, estas espinas, que llamamos ‘microárboles’, atraen gotitas microscópicas de agua que están suspendidas en el aire, lo que les permite deslizarse por la base de la espina y fusionarse con otras gotitas en gotas relativamente pesadas que eventualmente convergen en un depósito de agua que se puede utilizar”, explica Ye Shi, uno de los autores del dispositivo.

Ambos expertos informan además que para dar con clave del hallazgo tuvieron que utilizar modelos informáticos. En concreto, calcularon la distribución de calor dentro de los microárboles para ayudar a definir el tamaño y la forma que serían más efectivos para extraer agua del aire. Con esta exitosa prueba de concepto, el equipo ahora espera encontrar un socio privado capaz de comercializar la tecnología para regiones con escasez de agua.

“Es realmente inspirador que una membrana de polímero hidrófilo relativamente simple se pueda moldear con una morfología que se asemeje a las espinas de cactus y sea capaz de mejorar enormemente la recolección de agua. Supongo que la evolución realmente funciona“, dice Greer.



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