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Un kilogramo del nuevo material del marco orgánico metalúrgico (MOF) puede producir 0,2 litros (7 onzas) de agua cada 24 horas, incluso en la seca Arizona.

El prototipo de cosechadora de agua del equipo.
Créditos de imagen: Laboratorio Wang / MIT.

Los que leemos esto probablemente damos por sentado que si abres un grifo en tu cocina, sale agua dulce. Sin embargo, muchas personas construyen sus hogares en áreas áridas donde eso es solo un sueño imposible pero aún necesitan una fuente confiable de agua. Un nuevo material desarrollado por un equipo de la Universidad de California, Berkley, podría ser justo lo que proporciona esa hidratación. Un kilogramo del material, una estructura metal-orgánica (MOF), produjo 0,2 litros (7 onzas) de agua durante una prueba de 24 horas en Arizona sin usar energía.

Agua de la nada

El equipo construyó por primera vez un prototipo de cosechadora de agua el año pasado que usó calor solar para capturar el vapor de agua del aire. Ahora, ampliaron su dispositivo, lo dejaron caer en el patio trasero de una casa en Arizona y esperaron a que completara un ciclo completo de 24 horas. Los resultados son consistentes con lo que el equipo predijo en 2017, después de ejecutar su prototipo a través de pruebas de campo: el dispositivo nuevo y más grande puede producir agua potable con una humedad muy baja casi sin costo alguno.

No hay nada como esto, dijo Omar Yaghi, coautor del artículo. Funciona a temperatura ambiente con luz solar ambiental y, sin aporte de energía adicional, puede recolectar agua en el desierto. Este viaje del laboratorio al desierto nos permitió realmente convertir la recolección de agua de un fenómeno interesante en una ciencia.

El juicio se llevó a cabo en Scottsdale. La humedad relativa aquí cae del 40 % por la noche al 8 % durante el día, informa el equipo. A pesar de esto, la cosechadora funcionó y, según el equipo, se puede ampliar fácilmente simplemente agregando más MOF. Este material altamente poroso, MOF-801, se produjo a partir de circonio metálico. Los investigadores calculan que un kilogramo de este material (2,2 libras) puede recolectar unos 200 mililitros (unas 7 onzas) de agua por kilogramo (2,2 libras) de MOF.

Imágenes de microscopio óptico de cristales MOF-303.
Créditos de la imagen Laboratorio Omar Yaghi, UC Berkeley

Sin embargo, Yahgi dice que el equipo también ha estado trabajando en un nuevo MOF, denominado MOF-303, basado en aluminio. Esto debería ser mucho más barato que MOF-801, el equipo estima que será al menos 150 veces más barato y el doble de efectivo. Las pruebas de laboratorio mostraron que MOF-303 podría producir más de 400 mililitros (14 onzas) de agua por día por kilogramo de MOF equivalente a unas 3 tazas.

Ha habido un tremendo interés en comercializar esto, y ya hay varias nuevas empresas comprometidas con el desarrollo de un dispositivo comercial de recolección de agua, dijo Yaghi. El MOF de aluminio hace que esto sea práctico para la producción de agua, porque es barato.

Los MOF son sólidos, pero en su mayoría son huecos. Están entrecruzados con una inmensa cantidad de canales u orificios internos, lo que les da una enorme área de superficie equivalente: una pieza de MOF del tamaño de un terrón de azúcar tiene la superficie interna de aproximadamente seis campos de fútbol, ​​señala el equipo.

Debido a toda esta superficie, los MOF atrapan fácilmente gases o líquidos. Cuando se calientan, liberan los fluidos, lo que permite una fácil recuperación.

La cosechadora de equipos es esencialmente una caja colocada dentro de otra caja. La estructura interna empaqueta una cama de 2 pies cuadrados de tarimas MOF, abiertas al aire, para absorber la humedad. La caja exterior es un cubo de 2 pies, construido de plástico transparente. La parte superior se deja abierta durante la noche para permitir que el aire húmedo entre y entre en contacto con el MOF, y se vuelve a colocar durante la noche para calentar el material y liberar el agua almacenada. Luego, esta agua se condensa en el interior de la caja exterior, gotea hacia el fondo y se recolecta.

Si bien aún no es adecuado para aplicaciones comerciales (por ejemplo, el equipo tuvo que recolectar el agua con una pipeta), funciona maravillosamente como dispositivo de prueba de concepto. Podría abrir el camino hacia recolectores de agua baratos y confiables para su uso en áreas áridas. También capturará agua en puntos de rocío bajo cero, señala el equipo.

El equipo planea probar su MOF a base de aluminio a finales de este verano en el Parque Nacional Death Valley, para ver cómo funciona en estas temperaturas promedio más altas.

El artículo Producción práctica de agua a partir del aire del desierto se ha publicado en la revista Science Advances .

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