Imagine un futuro en el que cada hogar tenga un electrodoméstico que extraiga toda el agua que el hogar necesita del aire, incluso en climas secos o desérticos, utilizando solo la energía del sol.
Ese futuro puede estar a la vuelta de la esquina, con la demostración esta semana de un recolector de agua que usa solo luz solar ambiental para extraer litros de agua del aire cada día en condiciones de humedad tan baja como 20 por ciento, un nivel común en áreas áridas.
La cosechadora de energía solar, informada en el diario ciencia , fue construido en el Instituto de Tecnología de Massachusetts utilizando un material especial, un marco organometálico o MOF, producido en la Universidad de California, Berkeley.
"Este es un gran avance en el desafío de larga data de cosechar agua del aire a baja humedad", dijo Omar Yaghi, uno de los dos autores principales del artículo, quien ocupa la cátedra James y Neeltje Tretter en química en la UCBerkeley y es un científico de la facultad en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. "No hay otra forma de hacerlo en este momento, excepto mediante el uso de energía extra. Su deshumidificador eléctrico en el hogar 'produce' agua muy cara".
El prototipo, en condiciones de 20-30 por ciento de humedad, pudo extraer 2.8 litros 3 cuartos de galón de agua del aire durante un período de 12 horas, usando un kilogramo 2.2 libras de MOF. Pruebas en la azotea en el MITconfirmó que el dispositivo funciona en condiciones reales.
"Una visión para el futuro es tener agua fuera de la red, en la que se tiene un dispositivo en casa que funciona con energía solar para suministrar agua que satisfaga las necesidades de un hogar", dijo Yaghi, quien es el director fundador de BerkeleyGlobal Science Institute, codirector del Instituto Kavli Energy NanoSciences y de la California Research Alliance por BASF. "Para mí, eso será posible gracias a este experimento. Lo llamo agua personalizada".
Yaghi inventó los armazones organometálicos hace más de 20 años, combinando metales como el magnesio o el aluminio con moléculas orgánicas en una disposición de juguete para crear estructuras rígidas y porosas ideales para almacenar gases y líquidos. Desde entonces, más de 20,000 MOF diferenteshan sido creados por investigadores de todo el mundo.Algunos contienen químicos como el hidrógeno o el metano: la compañía química BASF está probando uno de los MOF de Yaghi en camiones alimentados con gas natural, ya que los tanques llenos de MOF contienen tres veces el metano que puede bombearse bajo presión.un tanque vacío
Otros MOF pueden capturar dióxido de carbono de los gases de combustión, catalizar la reacción de productos químicos adsorbidos o productos petroquímicos por separado en las plantas de procesamiento.
En 2014, Yaghi y su equipo de UC Berkeley sintetizaron un MOF, una combinación de metal de circonio y ácido adípico, que une el vapor de agua, y le sugirió a Evelyn Wang, un ingeniero mecánico en el MIT, que unieran fuerzas para convertirel MOF en un sistema de recolección de agua.
El sistema que diseñaron Wang y sus alumnos consistía en más de dos libras de cristales de MOF del tamaño del polvo comprimidos entre un absorbedor solar y una placa de condensador, colocados dentro de una cámara abierta al aire. A medida que el aire ambiente se difunde a través del MOF poroso, el agualas moléculas se unen preferentemente a las superficies interiores. Los estudios de difracción de rayos X han demostrado que las moléculas de vapor de agua a menudo se agrupan en grupos de ocho para formar cubos.
La luz solar que entra por una ventana calienta el MOF y conduce el agua unida hacia el condensador, que está a la temperatura del aire exterior. El vapor se condensa como agua líquida y gotea en un colector.
"Este trabajo ofrece una nueva forma de cosechar agua del aire que no requiere condiciones de humedad relativa alta y es mucho más eficiente energéticamente que otras tecnologías existentes", dijo Wang.
Esta prueba de concepto de cosechadora deja mucho margen de mejora, dijo Yaghi. El MOF actual puede absorber solo el 20 por ciento de su peso en agua, pero otros materiales MOF podrían absorber el 40 por ciento o más. El material también se puede ajustar paramás efectivo a niveles de humedad más altos o más bajos.
"No es solo que creamos un dispositivo pasivo que se sienta allí recolectando agua; ahora hemos establecido las bases experimentales y teóricas para que podamos examinar otros MOF, miles de los cuales podrían fabricarse, para encontrar materiales aún mejores"."Hay mucho potencial para aumentar la cantidad de agua que se está cosechando. Es solo una cuestión de ingeniería adicional ahora".
Yaghi y su equipo están trabajando para mejorar sus MOF, mientras que Wang continúa mejorando el sistema de cosecha para producir más agua.
"Para tener agua corriendo todo el tiempo, podría diseñar un sistema que absorba la humedad durante la noche y la desarrolle durante el día", dijo. "O diseñe el colector solar para permitir esto a un ritmo mucho más rápido,donde se introduce más aire. Queríamos demostrar que si te cortan en algún lugar del desierto, podrías sobrevivir gracias a este dispositivo. Una persona necesita una lata de Coca-Cola de agua por día. Eso es algo que uno podría recolectar en menosde una hora con este sistema "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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