A la Tierra se la suele llamar el planeta azul. El motivo es obvio. El 70% de la superficie terrestre está cubierta de agua. Sin embargo, solo el 2,5% de esa agua es dulce. Y solo el 1% es apta para el consumo humano. El uso intensivo de este recurso, en industria, agricultura y turismo, la contaminación y otros factores, en su mayoría humanos, hacen que en 2023 la ONU denunciara que el 26% de la humanidad carece de agua potable. Y con la crisis climática, esto solo puede ir a peor. Así que cualquier método que permita obtener agua potable, o bebible, es bienvenido. Por ejemplo, destilar agua del aire.
Por un lado, el ser humano debería ser consciente del peligro que supone el abuso de los recursos hídricos. Un ejemplo. El turismo masivo supone un impacto directo en ese uso excesivo. O la venta de agua embotellada, un traslado de cantidades ingentes de agua desde unas zonas geográficas a otras. O el uso de agua para enfriar centros de datos. Y aunque en menor medida, la agricultura y la industria también tienen su parte de culpa. La primera, con el cultivo de productos que no son propios de zonas de secano. Pero que sí son más rentables. Y la industria sigue empleando grandes cantidades de agua que acaban contaminadas con químicos, tintes y otros restos. En ocasiones, difíciles de extraer.
Y mientras todo es uso excesivo del agua se intenta atajar desde diferentes frentes, como la sostenibilidad, científicos e ingenieros de medio mundo buscan otras maneras de obtener agua potable. A partir del agua de mar, disponible en grandes cantidades. Hace años que contamos con plantas potabilizadoras y desalinizadoras, y las nuevas generaciones de estas instalaciones prometen trabajar mejor con menos gasto eléctrico. Y otra manera es extraer agua del aire. Algo que también hemos visto con anterioridad, pero que tiene mucho recorrido por delante.
Cristales para captar agua del aire
Investigadores de la Universidad Jilin (China) y de la Universidad Nueva York de Abu Dabi (Emiratos Árabes Unidos), han realizado una investigación que ha dado como fruto un nuevo material cristalino que puede captar agua de la niebla sin necesidad de electricidad de por medio. A estos cristales inteligentes se les ha apodado cristales de Janus, Jano en castellano, el dios romano de las puertas, los comienzos y los finales. Un guiño a las plantas y animales que sobreviven en el desierto en condiciones áridas, faltas de agua.
Tal y como explica un artículo publicado en la página oficial de la Universidad Nueva York de Abu Dabi, “los escarabajos y lagartijas del desierto, por ejemplo, han evolucionado para desarrollar estructuras de superficie que tienen áreas hidrofílicas e hidrofóbicas y capturan de manera eficiente la humedad del aire. El agua es atraída a las áreas hidrofílicas y las gotas se acumulan y transportan a través de las áreas hidrófobas”. Así que estos científicos han decidido aplicar esto a unos cristales orgánicos de nuevo cuño.
“Los cristales de Jano contienen zonas hidrofílicas e hidrofóbicas a nivel de superficie. Una para capturar agua y otra para transferirla a un receptáculo para su recolección. Los cristales de Jano capturan la humedad del aire húmedo con la mayor eficiencia de recolección de agua hasta la fecha. Las estructuras estrechas y translúcidas de los cristales permiten a los investigadores monitorizar la recolección y condensación de gotas de niebla en tiempo real utilizando luz”. Un sistema próximo al que encontramos en la naturaleza y que no requiere electricidad para funcionar.
El futuro de la obtención de agua a partir del aire
Este descubrimiento ha sido posible gracias al trabajo conjunto de científicos de la Universidad Jilin, en China, el Laboratorio de Materiales Inteligentes de la Universidad Nueva York de Abu Dabi, en Emiratos Árabes Unidos, y el Centro de Materiales de Ingeniería Inteligente (NYUAD-CSEM), también dependiente de la NYUAD. El trabajo ha sido coordinado por el director del centro CSEM, el profesor de química Pance Naumov.
Las conclusiones del proyecto se presentaron en un paper titulado “Recolección aérea eficiente de agua con cristales dinámicos de Janus de autodetección”. Y publicado en el Journal of the American Chemical Society. El texto habla de “un enfoque óptico de autodetección altamente eficiente para la captura de humedad del aire, donde tanto las funcionalidades de recolección de humedad como de transducción de agua se imparten a cristales orgánicos delgados mediante silanización parcial a través de la hibridación capa por capa”.
El resumen del artículo acaba diciendo que este descubrimiento “podría inspirar enfoques sofisticados para la recolección de humedad donde los cristales ópticamente transparentes combinan la captura de niebla con capacidades de autodetección para un funcionamiento continuo y optimizado para maximizar el equilibrio costo-ganancia de la captura de niebla aérea”. Y en las conclusiones aclara que “este enfoque innovador (…) allana el camino para el diseño de cosechadoras activas, bidimensionales, autosensoriales y eficientes, donde el material puede recoger agua e informar simultáneamente sobre la dinámica del proceso, siendo este último central para la optimización del proceso”.
Pance Naumov, profesor de química y coordinador del proyecto, explica que “la atmósfera terrestre contiene una abundancia de agua dulce sin explotar, pero necesitamos materiales que puedan capturar y recoger de manera eficiente esta humedad y condensarla en agua potable”. La respuesta la han encontrado en estos cristales, que podrían, a su vez, inspirar tecnologías más avanzadas pero similares que capturen agua del aire de forma activa y eficiente.
