Los investigadores han desarrollado un condensador para países donde el agua escasea.
La nueva tecnología permite a los investigadores captar agua las 24 horas del día, sin aporte energético, por primera vez.
Se basa en una superficie autorrefrigerante y en un escudo especial contra la radiación.
El dispositivo puede captar hasta 0,53 decilitros de agua por metro cuadrado de superficie de panel por hora.
El avance podría ayudar en países con escasez de agua.
Los investigadores han desarrollado un condensador para países donde el agua escasea.
Es la primera solución sin energía para captar agua de la atmósfera durante todo el ciclo diario de 24 horas. Se basa en una superficie autorrefrigerante y en un escudo especial contra la radiación.
El agua dulce escasea en muchas partes del mundo y obtenerla tiene un coste muy elevado. Las comunidades cercanas al océano pueden desalinizar el agua de mar para este fin, pero hacerlo requiere una gran cantidad de energía.
Más lejos de la costa, a menudo la única opción restante es condensar la humedad atmosférica mediante enfriamiento, ya sea mediante procesos que también requieren un alto consumo energético o mediante tecnologías “pasivas” que aprovechan la diferencia de temperatura entre el día y la noche.
Con las tecnologías pasivas actuales, como las láminas que recogen el rocío, sin embargo, el agua solo puede extraerse por la noche. Esto se debe a que el sol calienta las láminas durante el día, lo que hace imposible la condensación.
La nueva tecnología permite, por primera vez, a los investigadores captar agua las 24 horas del día, sin aporte energético, incluso bajo el sol abrasador.
El nuevo dispositivo consiste esencialmente en un panel de vidrio con un recubrimiento especial, que refleja la radiación solar y, además, irradia su propio calor a través de la atmósfera hacia el espacio exterior. De este modo, se enfría hasta 15 grados Celsius (59 grados Fahrenheit) por debajo de la temperatura ambiente. En la cara inferior de este panel, el vapor de agua del aire se condensa en agua. El proceso es el mismo que se observa en las ventanas mal aisladas en invierno.
Los científicos recubrieron el vidrio con capas de polímero y plata diseñadas específicamente. Este enfoque de recubrimiento especial hace que el panel emita radiación infrarroja, en una ventana de longitud de onda específica, hacia el espacio exterior, sin absorción por parte de la atmósfera ni reflexión de vuelta hacia el panel.
Otro elemento clave del dispositivo es un novedoso escudo contra la radiación con forma de cono. Desvía en gran medida la radiación térmica procedente de la atmósfera y protege el panel de la radiación solar incidente, al tiempo que permite que el dispositivo irradie hacia el exterior el calor antes mencionado y, así, se autoenfríe por completo de forma pasiva.
Las pruebas del nuevo dispositivo en condiciones reales sobre la azotea de un edificio en Zúrich demostraron que la nueva tecnología puede producir al menos el doble de agua por superficie y día que las mejores tecnologías pasivas actuales basadas en láminas: el pequeño sistema piloto, con un diámetro de panel de 10 centímetros (unas 3,94 pulgadas), proporcionó 4,6 mililitros (0,155 onzas) de agua al 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 captar hasta 0,53 decilitros (1,79 onzas) de agua por metro cuadrado de superficie de panel por hora.
“Esto se acerca al valor máximo teórico de 0,6 decilitros por hora, que es físicamente imposible superar”, afirma Iwan Hächler, estudiante de doctorado en el grupo de Dimos Poulikakos, catedrático de termodinámica de la ETH Zúrich.
Otras tecnologías suelen requerir que el agua condensada se retire de una superficie, lo que requiere energía. Sin este paso, una parte considerable del agua condensada quedaría adherida a la superficie, sin poder utilizarse, y obstaculizaría una mayor condensación. Los investigadores aplicaron un novedoso recubrimiento superhidrofóbico (extremadamente repelente al agua) en la cara inferior del panel de su condensador de agua. Esto hace que el agua condensada forme gotas y se deslice o salte por sí sola.
“A diferencia de otras tecnologías, la nuestra puede funcionar realmente sin ninguna energía adicional, lo que supone una ventaja clave”, afirma 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, afirman, otros científicos tienen la oportunidad de seguir desarrollando esta tecnología o combinarla con otros métodos, como la desalinización del agua, para aumentar su rendimiento.
La producción de los paneles recubiertos es relativamente sencilla y es posible construir condensadores de agua más grandes que el actual sistema piloto. De forma similar a como las células solares integran varios módulos colocados uno junto a otro, varios condensadores de agua también podrían colocarse lado a lado para formar un sistema a gran escala.
La investigación aparece en Science Advances.
