Cristales Janus: la innovadora tecnología que extrae agua de la atmósfera

Ya hemos hablado en anteriores ocasiones de tecnologías destinadas a extraer agua de la atmósfera.  Algunas de ellas emplean geles hidrofílicos y otros materiales absorbentes para capturar la humedad atmosférica, mientras que otros recurren a sistemas de condensación. Muchos de ellos requieren energía para completar el proceso para obtener agua potable, uno de los grandes desafíos de la humanidad y que afecta a millones de personas. Ahora parece que una de las estrategias para lograrlo con una eficiencia inédita podría esconderse en criaturas como los escarabajos y los lagartos que pueblan los desiertos.

Al menos eso es lo que proponen los investigadores de la Universidad de Nueva York, quienes han colaborado con otros científicos de Abu Dabi y China. Han bautizado esta tecnología como cristales Janus y aseguran que no requiere ninguna fuente de energía exógena para obtener agua potable del aire.

¿Cuáles son las principales estrategias para extraer agua de la atmósfera?

Antes de explicar en qué consisten los cristales Janus, haremos un pequeño repaso de las técnicas actuales para producir agua a partir del aire en zonas afectadas por la escasez de agua, la aridez o las sequías. Por regla general, los generadores de agua atmosférica se basan en alguna de estas tecnologías:

1. Condensación pasiva

Consiste en aprovechar la diferencia de temperatura entre el aire y una superficie fría para capturar la humedad en forma de agua. Esta técnica incluye tecnologías como los atrapanieblas, que utilizan mallas especiales para condensar agua en regiones áridas con alta presencia de niebla.

2. Condensación activa

Implica el uso de energía para enfriar el aire hasta alcanzar su punto de rocío, momento en el que el vapor se condensa en agua. Los generadores atmosféricos de agua (AWG), que funcionan de forma similar a deshumidificadores, son un ejemplo de esta estrategia.

3. Materiales higroscópicos

Se basa en materiales que tienen la capacidad de absorber agua directamente de la atmósfera, como los geles de sílice o las soluciones salinas. El agua capturada se extrae mediante el calentamiento del material absorbente, lo que libera la humedad acumulada.

4. Sistemas basados en energía solar

Emplean la energía del sol para calentar y liberar el agua atrapada en materiales absorbentes o para alimentar dispositivos de condensación. Estas tecnologías destacan por su baja dependencia de fuentes externas de energía y son especialmente útiles en regiones remotas.

5. Captura directa mediante membranas avanzadas

Utilizan membranas diseñadas con propiedades específicas para atrapar y liberar agua en función de la humedad relativa del aire. Estas tecnologías incluyen membranas poliméricas y nanomateriales avanzados, desarrollados para maximizar la eficiencia en entornos áridos.

6. Tecnologías biomiméticas

Se inspiran en organismos que han desarrollado estrategias para extraer agua de la atmósfera, como es el caso de los escarabajos del desierto o ciertas plantas. Estas tecnologías reproducen superficies con texturas y propiedades químicas que optimizan la condensación y la recolección de agua.

7. Energías renovables complementarias

Combinan tecnologías de condensación activa con fuentes de energía renovable, como la solar o la eólica, para reducir el impacto ambiental y aumentar la sostenibilidad de los sistemas de extracción de agua atmosférica.

Cristales Janus: la alternativa que vino del desierto

Siguiendo esa clasificación, el sistema desarrollado por el equipo liderado por científicos de la Universidad de Nueva York se correspondería con el grupo de tecnologías biomiméticas, ya que está inspirado en los mecanismos que utilizan algunas criaturas para atrapar humedad en climas áridos. El denominador común de este tipo de flora y fauna es la combinación de superficies hidrofílicas e hidrofóbicas; las primeras, para capturar el vapor de agua, mientras que las segundas permiten transportar el agua obtenida.

Los investigadores, cuyo trabajo se ha publicado en el Journal of the American Chemical Society, han recurrido a un nuevo tipo de cristales inteligentes. Para lograrlo, trabajaron con varios compuestos a partir de los que crearon cristales orgánicos elásticos. Los más eficientes, que recibieron el apelativo de cristales Janus, se benefician del uso combinado de superficies hidrofóbicas e hidrofílicas. Así, pueden capturar el agua y trasladarla a un colector.

Según los investigadores, este tipo de cristales permiten extraer agua de la atmósfera con una eficiencia inédita y sin necesidad de ninguna fuente de energía externa. Además, al ser translúcidos y estrechos, los cristales permiten monitorizar la recolección y condensación de gotas de agua en tiempo real al exponerlos a la luz.

De esta forma, los cristales Janus podrían convertirse en el material de partida para una nueva generación de sistemas destinados a la extracción de agua atmosférica, en la estela de otros dispositivos como estas arpas atrapanieblas de las que hablamos hace un tiempo.

Si, además de técnicas para extraer el agua de la atmósfera, quieres conocer otras tecnologías destinadas a resolver los retos del agua potable con una producción diaria mucho mayor, te recomendamos este artículo donde se explican todos los secretos de la desalación por ósmosis inversa para obtener agua del mar.

Fuentes:

• Science Daily