La cosechadora de energía solar.

Cuando se trata de los retos del futuro, uno de los mayores escasez será el agua - en un planeta que se calienta vamos a tener un montón de agua de mar , pero no lo suficiente agua fresca y limpia en los lugares adecuados para todo el mundo para beber.

Y mientras que una gran cantidad de investigación se ha centrado en la desalinización , un equipo de científicos ahora han llegado con otra posible solución - un dispositivo que hace que el agua fresca de la nada, incluso en lugares con humedad tan baja como 20 por ciento. Todo lo que necesita es la luz solar.

Puede sonar demasiado bueno para ser verdad, pero hasta ahora la investigación es sólida. Llamado el 'cosechadora de energía solar', el dispositivo se ha creado por los equipos de MIT y la Universidad de California, Berkeley, utilizando un tipo especial de material conocido como un armazón organometálico (MOF) .

Para que quede claro, es sólo en la fase de prototipo en este momento y ha sido probado en situaciones muy limitadas, pero los resultados hasta ahora solo se han publicado en  la ciencia .

"Este es un avance muy importante en el desafío de larga data de captación de agua desde el aire a baja humedad", dijo uno de los investigadores, Omar Yaghi la Universidad de Berkeley .

"No hay otra manera de hacerlo en este momento, excepto mediante el uso de energía extra. Su deshumidificador eléctrico en casa 'produce' agua muy caro."

Dos tercios de la población mundial está experimentando actualmente una escasez de agua potable, pero se estima que hay unos  13.000 billones de litros de agua en todo el mundo presentes en el aire que nos rodea.

Hasta ahora, el prototipo de dispositivo ha sido probado bajo condiciones de 20 a 30 por ciento de humedad, y fue capaz de tirar de 2,8 litros (3 cuartos de galón) de agua del aire durante un período de 12 horas, usando 1 kilogramo (2,2 libras) de MOF.

Éxito de las pruebas también se han llevado a cabo en la azotea en el MIT, lo que demuestra que funciona en condiciones del mundo real.

El equipo dice que el dispositivo podría fácilmente ser ampliado para proporcionar una familia con sus necesidades de agua dulce para el día.

"Una visión para el futuro es tener el agua fuera de la red, donde se tiene un dispositivo en el hogar que se ejecuta en ambiente solar para suministrar agua que satisfaga las necesidades de un hogar", dijo Yaghi .

"Para mí, que será posible gracias a este experimento. Lo llamo agua personalizada."

A diferencia de las hojas regulares de metales, MOF son estructuras en las que los metales tales como magnesio o aluminio se combinan con moléculas orgánicas en un arreglo que crea estructuras rígidas, porosos ideales para el almacenamiento de gases o líquidos.

Desde entonces, más de 20.000 tipos diferentes de MOF han sido creadas por los investigadores de todo el mundo, y ya se están utilizando para la captura de CO2 , y almacenar de manera eficiente los productos químicos como el hidrógeno o el metano.

El MOF utilizado en la cosechadora de energía solar, mostrado anteriormente, se sintetizó en el 2014, y contiene una combinación de metal de circonio y ácido adípico, que se une al vapor de agua. 

El equipo del MIT tomó entonces cristales de polvo de tamaño de este MOF y los comprime entre un absorbedor solar y una placa de condensador, y se coloca todo el asunto dentro de una cámara que fue expuesto al aire exterior.

Como el aire ambiente se difunde a través de los cristales de MOF, las moléculas de agua se adhieren a las superficies interiores. Los estudios de difracción de rayos X del sistema han demostrado que las moléculas de vapor de agua a menudo se reúnen en grupos de ocho, formando cubos.

La luz del sol a continuación calienta el MOF y empuja el agua unida hacia el condensador, que es la misma temperatura que el aire exterior. Este vapor se condensa como agua líquida, y gotea en un colector para proporcionar agua potable.

"Este trabajo ofrece una nueva manera de cosechar el agua del aire que no requiere condiciones de alta humedad relativa y es mucho más eficiente que otras tecnologías existentes", dijo el jefe del equipo del MIT, Evelyn Wang .

Mientras que suena bastante impresionante ya, el equipo admite que hay mucho margen de mejora y puesta a punto, para hacer que el dispositivo sea aún más eficiente.

En este momento, el MOF sólo puede absorber el 20 por ciento de su peso en agua, pero otros materiales MOF potencialmente podría absorber más del 40 por ciento.

El material también puede ser ajustado para ser más eficaz en los niveles de humedad más altos o más bajos.

"No es sólo que hicimos un dispositivo pasivo que se sienta allí recoger agua; ahora hemos establecido tanto los fundamentos teóricos y experimentales de modo que podamos detectar otros MOF, miles de los cuales se podrían hacer, para encontrar incluso mejores materiales", dijo Yaghi .

"Hay un gran potencial para la ampliación de la cantidad de agua que se está recogiendo. Es sólo una cuestión de ingeniería más ahora".

"Para tener agua corriente todo el tiempo, se podría diseñar un sistema que absorbe la humedad durante la noche y evoluciona durante el día", agregó .

"O el diseño del colector solar para permitir esto a un ritmo mucho más rápido, donde se empuja más aire. Queríamos demostrar que si se corta la llamada en algún lugar del desierto, que podría sobrevivir a causa de este dispositivo."

"Una persona necesita alrededor de una lata de Coca Cola de agua por día. Eso es algo que se podría recoger en menos de una hora con este sistema.