Inspirándose en las telas de araña, los científicos recolectan agua del aire

Jul 11, 2023

osocreativo/iStock

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Inspirándose en las telas de araña y los escarabajos, los científicos han concebido una forma eficaz de recolectar agua del aire capturando vapor de agua y convirtiéndolo en líquido.

Así lo afirma un comunicado de prensa de la Universidad de Waterloo publicado el lunes.

Los investigadores ahora esperan que su invento aborde el problema de la escasez de agua dulce en el mundo y ofrezca una alternativa viable al agua recolectada de ríos, lagos, aguas subterráneas y océanos.

La investigación fue dirigida por el profesor Michael Tam de la Universidad de Waterloo y sus estudiantes de doctorado Yi Wang y Weinan Zhao. Consiste en esponjas o membranas de gran superficie que captan continuamente la humedad de su entorno natural sin el uso de maquinaria pesada ni procesos complejos.

La idea del invento surgió de las telas de araña y los escarabajos.

"Una telaraña es una maravilla de la ingeniería", afirmó Tam, catedrático de investigación universitaria en el campo de los coloides funcionales y los nanomateriales sostenibles. “El agua es capturada eficientemente por la red. La araña no necesita ir al río a beber, ya que atrapa la humedad del aire”.

Utilizando un proceso similar, los escarabajos del desierto de Namib producen “agua del aire inclinándose hacia el viento para capturar gotas de agua de la niebla con su armadura texturizada. Esto permite que la humedad se acumule y gotee en sus bocas”.

Para inventar su nuevo dispositivo, los investigadores utilizaron un proceso llamado ingeniería de superficies biomimética. Básicamente, han recreado la estructura superficial única del escarabajo mediante el uso de una emulsión de cera estabilizada con celulosa para construir superficies que atraen gotas de agua más pequeñas mientras liberan de manera rápida y eficiente otras más grandes.

Mejor aún, la invención utiliza materiales con emisiones netas de carbono cero (materiales naturales y vegetales) para garantizar que la tecnología resultante sea sostenible. Estas herramientas capturan y repelen casi mágicamente las gotas de agua aprovechando el poder de la ciencia interfacial y la nanotecnología.

Utilizando una cantidad mínima de energía, el invento del investigador capta agua del aire y la deshumidifica eficientemente. Dado que la solución es económica, energéticamente eficiente y respetuosa con el medio ambiente, los investigadores ahora están estudiando la posibilidad de ampliar su proceso.

Este no es el primer desarrollo en el que se produce agua de la nada.

El 22 de abril, Interesting Engineering informó sobre una empresa llamada SOURCE Global que producía hidropaneles que utilizaban energía solar para suministrar agua potable limpia desde el aire.

El depósito de agua a bordo de la empresa podría incluso colocarse cómodamente directamente en el grifo de un edificio y la solución procesa el agua para garantizar un mejor sabor.

"Las niñas y las mujeres dedican una media de 200 millones de horas diarias a recoger agua. Esa fue la principal motivación de nuestra empresa: las mujeres ya no deberían tener que acarrear agua. Inspiró a Cody Friesen [el fundador] a buscar una forma de aprovecharla. este recurso ilimitado, que es el vapor de agua en el aire, y ponerlo en manos de las personas que lo necesitan", dijo a IE en una entrevista en vídeo Thomas Borns, director de ventas directas de SOURCE Global en EE. UU. en ese momento.

¿Será que el aire que nos rodea contiene todo lo que necesitamos para sobrevivir? ¡Estos inventos definitivamente demuestran que con un poco de ingenio el vapor de agua puede ser de gran ayuda!

El estudio se publica en Nature Water.

Resumen del estudio:

La escasez de agua dulce se está convirtiendo en un problema mundial debido a las condiciones climáticas cambiantes, que han estimulado el desarrollo de tecnologías de recolección de agua para todo clima. Los avances recientes en la regulación de las propiedades de la superficie para adaptar los comportamientos de captura/liberación de agua han atraído una atención cada vez mayor para aplicaciones de recolección de agua, como la recolección de niebla/rocío, la recolección de humedad y la evaporación solar. Esta revisión proporciona una descripción general del diseño de superficies y la manipulación de componentes activos para ajustar el comportamiento de las gotas de agua en diferentes sistemas de recolección de agua. Inspirándonos en la naturaleza, presentamos un estudio crítico de la humectabilidad de la superficie, las estructuras y las composiciones utilizadas por diversos insectos y plantas para gestionar sus demandas de agua. Resumimos los últimos avances en el desarrollo de propiedades superficiales deseadas y estrategias para avanzar en procesos clave en la recolección de agua, como la nucleación, el crecimiento y la eliminación de gotas, la sorción-desorción de vapor y la evaporación. Se destacan los desafíos y oportunidades para seguir desarrollando un sistema sostenible de captación de agua, que abarque tanto la investigación fundamental como la implementación práctica.