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Un simple dispositivo que puede capturar su propio peso en agua del aire y luego liberar esa agua cuando se calienta con la luz solar podría proporcionar una nueva fuente segura de agua potable en regiones áridas remotas, sugiere una nueva investigación de KAUST.
El profesor asociado de ciencias ambientales e ingeniería, Peng Wang, y su equipo del Centro de Desalinización y Reutilización del Agua, desarrollaron un prototipo de dispositivo que utiliza cloruro de calcio.
La sal se incorporó a un polímero de hidrogel para evitar que se licúe cuando absorba agua. El prototipo utiliza nanotubos de carbono, que absorben eficientemente la luz solar y la convierten en calor, para permitir que el agua capturada sea liberada durante el día.
El prototipo utilizó 35 gramos de hidrogel y capturó 37 gramos de agua durante una noche en la que la humedad relativa era del 60%. Al día siguiente, después de dos horas y media de luz solar natural, el agua se liberó y se recogió en el dispositivo.
«Los características más notables del hidrogel son su alto rendimiento y su bajo coste. Si el prototipo se escalara para producir tres litros de agua al día – el mínimo requerido para un adulto – el coste material del hidrogel sería de 0.5 $ al día», dijo Renyan Li, un estudiante de doctorado del equipo de Wang.
En el corazón de este dispositivo está la sal barata, estable y no tóxica, el cloruro de calcio. «Esta sal puede disolverse absorbiendo la humedad del aire«, afirman.
El cloruro de calcio tiene un gran potencial para la cosechar agua, pero el hecho de que pase de ser un sólido a un líquido salado después de absorber el agua ha sido un gran obstáculo para su uso como dispositivo de captación de agua, dice Li. «Los sistemas que utilizan absorbentes líquidos son muy complicados«, dice. Para superar el problema, los investigadores incorporaron la sal en un hidrogel, que puede contener un gran volumen de agua mientras permanece sólido. También añadieron una pequeña cantidad de nanotubos de carbono, un 0,42 % en peso, para asegurar que el vapor de agua capturado se pudiera liberar. Los nanotubos de carbono absorben de forma muy eficientemente la luz solar y convierten la energía capturada en calor.
El siguiente paso será afinar el hidrogel absorbente para que libere el agua cosechada continuamente en lugar de por lotes, dice Wang.
El documento, «Hybrid Hydrogel with High Water Vapor Harvesting Capacity for Deployable Solar-Driven Atmospheric Water Generator», fue publicado en Environmental Science & Technology, una revista de la American Chemical Society, el 7 de septiembre de 2018.
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