El acceso al agua potable sigue siendo uno de los desafíos más importantes para millones de personas alrededor del mundo, especialmente en comunidades aisladas o fuera de la red hidráulica. Sin embargo, un grupo de investigadores de la Universidad de Texas en Austin (UT Austin) desarrolló una solución innovadora que promete transformar el acceso al agua en áreas con escasez.
Se trata de un hidrogel biodegradable a base de biomasa que es capaz de extraer agua potable del aire de manera eficiente, lo que podría cambiar la vida de muchas personas en zonas desérticas o de difícil acceso.
El desarrollo Valle Hidrogeles de biomasa molecularmente funcionalizados no solo ofrece una alternativa ecológica y sostenible para la recolección de agua, sino que también tiene el potencial de ser una herramienta escalable que beneficie a comunidades de todo el mundo.
Ensayo
Los hidrogeles molecularmente funcionalizados son materiales que poseen la capacidad de absorber y retener grandes cantidades de agua. En el caso de esta investigación el hidrogel desarrollado por los científicos de UT Austin está compuesto por biomasa, lo que significa que se utiliza materia orgánica, generalmente derivada de residuos agrícolas o productos naturales, para crear un material absorbente altamente eficiente. Este tipo de material tiene una estructura porosa que facilita la absorción de agua de la atmósfera.
En el experimento los científicos utilizaron restos de comida desechados, ramas sueltas, conchas marinas y otros materiales naturales como ingredientes clave. En pruebas de campo los investigadores generaron 14.19 litros de agua limpia por kilogramo de absorbente al día. La mayoría de los absorbentes pueden generar entre uno y cinco litros por kilogramo al día.
Guihua Yu, profesor de Ciencia de Materiales e Ingeniería Mecánica del Instituto de Materiales de Texas en la UT Austin, señala que “con este avance hemos creado una estrategia universal de ingeniería molecular que permite transformar diversos materiales naturales en absorbentes de alta eficiencia”.
Y agrega: “Esto abre una nueva perspectiva sobre la recolección sostenible de agua, lo que representa un gran avance hacia sistemas prácticos de captación de agua para hogares y pequeñas comunidades”.
Funcionamiento
El principio detrás de esta tecnología radica en la interacción molecular entre el hidrogel y las moléculas de agua presentes en el aire.
Los hidrogeles de biomasa tienen grupos funcionales en su estructura que permiten que se unan a las moléculas de agua de manera eficiente. Cuando el aire pasa a través del material, los grupos funcionales atraen las moléculas de agua y el hidrogel las absorbe, almacenándolas dentro de su estructura porosa.
El proceso de recolección de agua en sí es relativamente simple: el aire húmedo se canaliza hacia el hidrogel, que actúa como una esponja, absorbiendo la humedad. Luego, para liberar el agua, el sistema utiliza calor, que puede provenir de fuentes naturales como la luz solar. Al calentar el hidrogel el agua absorbida se libera y se puede condensar en agua potable, lista para su consumo o uso.
“En definitiva, el acceso al agua potable debería ser sencillo, sostenible y escalable”, afirma Weixin Guan, estudiante de doctorado de último año e investigador principal del estudio. “Este material nos ofrece una manera de aprovechar los recursos más abundantes de la naturaleza y producir agua a partir del aire, en cualquier momento y lugar”.
Precisamente, esta última innovación forma parte de la búsqueda de años del profesor Guihua Yu para desarrollar soluciones para las personas que carecen de acceso a agua potable. A lo largo de su carrera, ha desarrollado hidrogeles generadores de agua, adaptándolos a las condiciones más secas. Recientemente creó un sistema de filtración de agua inyectable y ha aplicado su tecnología de hidrogel a la agricultura.
El equipo de investigación trabaja actualmente en la ampliación de la producción y el diseño de sistemas de dispositivos prácticos para su comercialización, incluyendo recolectores de agua portátiles, sistemas de riego autosuficientes y dispositivos de agua potable de emergencia. Desde el principio, los investigadores se han centrado en la escalabilidad y en la capacidad de traducir esta investigación en soluciones que puedan ayudar a personas de todo el mundo.
Beneficios del hidrogel con base en biomasa
El hidrogel biodegradable tiene múltiples ventajas que lo convierten en una solución atractiva frente a otras tecnologías de recolección de agua. A continuación, se destacan algunos de los principales beneficios.
Sostenibilidad y biodegradabilidad Al estar basado en biomasa el hidrogel es un material completamente biodegradable, lo que lo hace mucho más amigable con el medio ambiente que otros materiales sintéticos.
Acceso a agua potable en zonas aisladas Una de las aplicaciones más prometedoras de este hidrogel es su uso en comunidades fuera de la red hidráulica. Este sistema podría proporcionar una fuente constante de agua para aquellos que viven en zonas áridas o que enfrentan dificultades para acceder a agua limpia.
Escalabilidad Gracias a que el hidrogel puede fabricarse a partir de productos naturales y residuos agrícolas, es una solución económica y escalable. Los materiales necesarios para su producción son abundantes y fáciles de obtener.
Aplicaciones en emergencias y agricultura En situaciones de emergencia, como desastres naturales, este sistema podría ser de gran utilidad para proporcionar agua potable a las personas afectadas. En el sector agrícola, los hidrogeles podrían utilizarse para mantener la humedad del suelo ayudando a mejorar los cultivos en regiones donde el agua es escasa.
Bajo consumo energético En comparación con otras tecnologías de desalinización o sistemas de recolección de agua, los hidrogeles requieren mucho menos consumo de energía, ya que el proceso de liberación del agua se puede hacer con calor natural, como el sol, reduciendo significativamente los costos operativos.
Fuente: UT Austin