NATURALEZA

Este sistema alimentado por energía solar proporciona energía a medida que extrae agua del aire.

Agua limpia y energía. La gente necesita ambos. Lamentablemente, millones de personas en todo el mundo no tienen acceso confiable a ninguno de los dos. Pero un nuevo sistema puede proporcionar estos recursos y debería funcionar en cualquier lugar, incluso en desiertos remotos.

Peng Wang es un científico ambiental que ha estado encabezando el nuevo sistema. Su infancia inspiró su desarrollo. Mientras crecía en el oeste de China, la casa de Wang no tenía agua del grifo, por lo que su familia tenía que ir a buscar agua a un pozo del pueblo. Su nueva investigación ahora podría llevar agua y energía a regiones como aquella en la que creció.

Wang trabaja en la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah, o KAUST. Está en Thuwal, Arabia Saudita. Wang es parte de un equipo que ha estado trabajando para hacer que los paneles solares sean más eficientes. En el camino, este equipo también ha desarrollado un gel a base de agua o hidrogel. Cuando se combina con una sal, este nuevo material híbrido puede recolectar agua dulce incluso del aire aparentemente seco.

El equipo de Wang usó paneles solares para captar los rayos del sol y producir electricidad. Respaldaron cada uno de esos paneles con el nuevo hidrogel híbrido. Una cámara de metal adjunta al sistema almacena la humedad recolectada por el material de respaldo. Esa agua se puede usar para enfriar los paneles solares, lo que permite que los paneles produzcan más energía. O bien, el agua puede saciar la sed de las personas o de los cultivos.

Wang y sus colegas probaron el sistema bajo el cálido sol saudita en una prueba de tres meses el verano pasado. Cada día, el dispositivo recolectó un promedio de 0,6 litros (2,5 tazas) de agua por metro cuadrado de panel solar. Cada panel solar tenía un tamaño de aproximadamente 2 metros cuadrados (21,5 pies cuadrados). Entonces, una familia necesitaría alrededor de dos paneles solares para satisfacer las necesidades de agua potable de cada persona en su hogar. El cultivo de alimentos requeriría aún más agua.

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El equipo publicó sus resultados el 16 de marzo en Informes Celulares Ciencias Físicas.

Tomando sol y agua

La atmósfera de la Tierra es húmeda, aunque a menudo no lo parezca. El aire del mundo contiene «seis veces el agua de todos los ríos de la Tierra», señala Wang. ¡Eso es mucho!

Muchas de las formas de aprovechar esta agua requieren que el aire esté húmedo, como en climas húmedos o neblinosos. Otros funcionan con energía eléctrica. El nuevo sistema KAUST no requiere ninguno. Al igual que una toalla de papel absorbe agua, su hidrogel híbrido absorbe agua por la noche, cuando el aire es más húmedo y frío, y la almacena. El sol diurno que alimenta los paneles solares también calienta el material a base de hidrogel. Ese calor impulsa el agua almacenada fuera del material y hacia la cámara de recolección.

una pequeña botella de agua con un poco más de 100 ml de agua
Esta es una botella que contiene parte del agua recolectada por el nuevo sistema solar y de agua que están desarrollando investigadores en Arabia Saudita.R. Li/KAUST

El nuevo sistema puede funcionar en uno de dos modos. En el primero, utiliza la humedad que recoge para enfriar los paneles solares. (Los paneles más fríos pueden convertir la luz solar en electricidad de manera más eficiente). O bien, el agua recolectada se puede usar para beber y para cultivos. Abrir o cerrar una cámara debajo de cada panel solar determina cómo utiliza el agua recolectada.

El modo de enfriamiento del panel solar “es similar al sudor humano”, explica Wang. “Sudamos para reducir la temperatura de nuestro cuerpo cuando hace calor o cuando hacemos ejercicio”. El agua del sudor se lleva el calor de nuestro cuerpo a medida que se evapora. Asimismo, el agua almacenada en la parte posterior de los paneles solares puede absorber algo de calor de los paneles a medida que se evapora.

Este modo enfrió los paneles solares hasta 17 grados Celsius (30 grados Fahrenheit). Esto aumentó la potencia de salida de los paneles en un 10 por ciento. En este modo, alguien necesitaría menos paneles solares para satisfacer sus necesidades de energía.

En el modo de recolección de agua del sistema, el vapor de agua se condensa fuera del hidrogel híbrido en forma de gotas que gotean en una cámara de almacenamiento. Este modo aún aumenta la potencia de salida de los paneles solares, pero solo un poco, entre un 1,4 y un 1,8 por ciento.

Durante la prueba del verano pasado, el equipo de Wang usó su dispositivo para cultivar un cultivo llamado espinaca de agua. Los investigadores plantaron 60 semillas. Con la sombra del cálido sol de verano y el agua diaria extraída del aire, casi todas las semillas, 19 de cada 20, se convirtieron en plantas.

El sistema se muestra prometedor

“Es un proyecto interesante”, dice Jackson Lord. Es tecnólogo ambiental y consultor de energía renovable en AltoVentus en San Francisco, California. Al principio de su carrera, estudió cómo recolectar agua del aire mientras trabajaba para X-The Moonshot Factory, con sede en Mountain View, California.

Hablando del nuevo sistema, Lord señala que “puede producir agua limpia en cualquier lugar”. Pero él piensa que este tipo de sistema es más adecuado para producir agua potable que cultivar alimentos. Por lo general, no hay suficiente agua en el aire de las regiones secas para cultivar grandes campos, explica.

Aun así, agrega Lord, es importante construir sistemas como este que aprovechen los recursos no utilizados, ya sea extrayendo agua del aire o aprovechando el exceso de calor para realizar un trabajo útil. Y dado que el sistema aumenta la potencia de un panel solar normal, dice que su capacidad para recolectar agua para beber o cultivar podría considerarse como una ventaja para usar cuando sea necesario.

Wang señala que esta invención aún se encuentra en las primeras etapas. Espera trabajar con socios para mejorar el sistema y hacerlo disponible en todo el mundo.

Esta es una de una serie que presenta noticias sobre tecnología e innovación, posible gracias al generoso apoyo de la Fundación Lemelson.

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