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Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts
acaban de sintetizar una sustancia que puede atrapar una cantidad
récord de humedad del aire. Se trata de un hidrogel, un material
transparente y elástico semejante al de los pañales.
¿La solución definitiva?
Todo el aire, desde los desiertos áridos hasta
las ciudades húmedas, contienen vapor de agua. Según se estima,
en todo el planeta, el aire húmedo contiene 12.900 kilómetros
cúbicos de agua, una cifra superior a los 11.600 kilómetros
cúbicos que conforman el cauce del Lago Superior, el más grande
de América del Norte, y que los 2.700 kilómetros cúbicos del
Lago Victoria, el más grande de África. Pero no estamos hablando
de nubes, sino de la humedad del aire que respiramos, que
reaparece como las gotas de agua que suda una lata de refresco
frío o el rocío de la mañana sobre el césped. Existe en la
actualidad una carrera tecnológica por cosecharla como agua
apta para beber. Si los dispositivos emergentes de "agua del
aire" (WFA por sus siglas en inglés) lo consiguen, eso sería
un gran avance en el camino para resolver los problemas mundiales
de agua dulce.
Para 2025, se estima que dos tercios de la población
mundial (que crece rápidamente) vivirá en condiciones de grave
estrés hídrico. Ya hay 2.100 millones de personas que viven
sin agua potable. A los más pobres del mundo se les está cobrando
de más por agua que saben que es insegura, pero no tienen
más opción que bebérsela. El agua contaminada causa medio
millón de muertes por diarrea cada año. Mientras tanto, en
los países más ricos (donde se consume más agua que en los
pobres debido a la agricultura intensiva y la industria) el
agua de los acuíferos subterráneos y cuencas está mermando
a un ritmo mayor que el de reposición. A esto se suma una
cuestión de confianza, ya que los ciudadanos dudan de la calidad
del agua que las autoridades les dicen que es segura. En la
ciudad de Flint, en Estados Unidos, se han detectado materiales
radiactivos, arsénico y plomo en el agua de caño. Los consumidores
de clase media están recurriendo al agua embotellada. El mercado
de agua embotellada ha crecido un 10% cada año desde 2013,
llegando a 391.000 millones de litros vendidos en 2017 (eso
es más que 150.000 piscinas olímpicas). Una fuente alternativa
viable de agua dulce es desesperadamente necesaria para reducir
enfermedades y pobreza y a la vez muy atractiva para los consumidores.
Cosechar niebla para paliar la escasez de agua
en Kenia.
Obtener agua del aire no es un concepto muy
novedoso, puede que tengas en casa un deshumidificador que
haga precisamente eso. Pero el agua que capta no está limpia,
no contiene los materiales que necesitamos y requiere una
energía excesiva para abastecer una casa y menos aún una comunidad.
Hay varias compañías que, sin embargo, están adaptando la
tecnología deshumidificadora para obtener agua potable. Los
deshumidificadores mecánicos contienen serpentines de metal
llenos de un gas refrigerante, muy parecido al congelador
de la refrigeradora, que crea un punto de condensación (la
temperatura a la cual el vapor de agua del aire se satura
y pasa de un estado gaseoso a uno líquido).
El vapor de agua que entra en un WFA se condensa
en un serpentín refrigerante de la misma forma, pero una vez
recogido, es filtrado, esterilizado por una luz ultravioleta,
mineralizado y almacenado en un tanque de calidad alimentaria,
lista para beber.
Roland Wahlgren, un consultor canadiense especializado
en agua, mantiene un directorio actualizado de las últimas
innovaciones en WFA en su página web Atmoswater.com. De las
71 compañías activas de su base de datos, 64 están dedicadas
a la refrigeración mecánica, lo que la hace la tecnología
dominante en el mercado. Wahlgren estima que el consumo de
energía típico está en alrededor de 0,4 kilovatios hora por
litro (que cuesta US$0,052 según los precios actuales de la
electricidad).
La empresa sudafricana Water from Air (agua
del aire), fabrica una fuente de agua para el hogar que es
capaz de producir 32 litros al día. Su ventaja respecto a
las fuentes tradicionales es que no hay que estar reemplazando
constantemente los toneles de plástico cuando el agua se acaba,
sino que esta continua extrayéndose del aire. La empresa india
WaterMaker vende una variedad de modelos que van desde unos
pequeños hasta otros del tamaño de un camión "ideales para
pueblos o comunidades cerradas". Sin embargo, hay algunas
condiciones que son importantes para que estos dispositivos
funcionen al máximo. La eficiencia, por ejemplo, depende de
la humedad relativa: la cantidad de agua presente en el aire,
como un porcentaje del volumen necesario para alcanzar la
saturación. Para la mayoría de dispositivos, esa cifra está
por encima del 60% para un funcionamiento óptimo, lo cual
está bien si vives en Costa Rica, donde la humedad suele ser
del 90% o más. Pero no es ideal para quienes viven en Irán,
donde esta puede caer al 17%. No obstante, una nueva compañía
británica, Requench, incursionará en el mercado este año con
una unidad que es literalmente del tamaño de un contenedor
marítimo y supuestamente puede funcionar con una humedad relativa
de solo el 15%. El prototipo produce 2.000 litros al día en
condiciones húmedas y no menos de 500 litros incluso en climas
secos.
Otra solución puede proceder de una tecnología
de WFA totalmente diferente. En vez de serpentines de refrigeración,
un material "desecante" absorbe agua del aire como una esponja
química y no necesita energía para hacerlo. Este tipo de tecnología
acaba de trasladarse del campo de la investigación y el desarrollo
a los productos comerciales, dice Wahlgren: "Los sistemas
desecantes pueden hacerse de materiales menos caros de modo
que el precio de venta al público por la misma capacidad de
producción de agua puede ser más bajo... [y puede] trabajar
con menos humedad que los deshumidificadores mecánicos".
Zero Mass Water fue fundada por Cody Friesen,
profesor adjunto de materiales científicos de la Universidad
Estatal de Arizona en 2014. Su producto, Source, usa un desecante
dentro de un pequeño panel solar de techo al que él llama
"hidropanel".
"Nuestro desecante fue desarrollado por mi grupo
de investigación de la Universidad Estatal de Arizona", explica
Friesen, cuya infancia en el desierto de Arizona le dio una
afinidad natural a la conservación del agua. "Necesitas algo
que absorba el agua en condiciones de humedad muy bajas, incluso
al 5% de humedad. Por ejemplo, cuando dejas el azucarero destapado,
el azúcar se pone grumosa. El azúcar es un desecante natural,
pero actúa muy lentamente. Ahora, imagina un material de diseño
capaz de hacerlo muy rápidamente". Su material es un secreto
comercial, pero sí puede revelar que incluye una mezcla de
cloruro de litio e iones orgánicos. El panel solar en sí mismo
contiene algún material fotovoltaico, que lleva un pequeño
ventilador para jalar aire a través del sistema. Pero, en
general, es un sistema térmico solar, esto evapora el agua
de vuelta a la esponja química para que sea condensada y recogida.
No necesita un serpentín refrigerante para condensarla porque
puede usar la temperatura ambiente exterior, que es más fría.
Con un precio inicial de US$4.000, Source produce
un promedio de 3 a 5 litros al día, mucho menos que los refrigerantes
mecánicos. Pero es mucho menos intensa en materia de energía,
requiriendo solo 100W de una fuente de energía alternativa.
Water From Air, en cambio, necesita 500W y niveles de humedad
del 80-95% para producir entre 25 a 30 litros al día. Diseñada
tanto para verse bien como para hacer bien, Friesen quiere
que Source atraiga a esos consumidores que ya están gastando
cientos de dólares al año en agua embotellada. "Cada año,
se venden medio billón de litros de agua embotellada. Hagamos
que esa cifra caiga", dice. "La huella de carbono asociada
al plástico es masiva".
A los cinco años de haber comprado un Source,
el precio medio por litro pasa a ser de US$0,16, reemplazando
unas 30.000 botellas de plástico de 500 mililitros. Hasta
ahora, sus mayores clientes han sido casas rurales de Estados
Unidos y Australia, pero también escuelas en México, un orfanato
en Líbano y una estación de bomberos en Puerto Rico. (Después
del huracán de 2017, un bombero le dijo a Friesen: "Cuando
se vayan los militares... la única fuente de agua potable
que tendremos será esta).
Pero existe otro WFA que no requiere nada de
electricidad de ningún tipo y que fue diseñado en una de las
regiones más pobres del mundo. En la Etiopía rural, Togo y,
pronto, Haití, se erige una Torre Warka, de cerca de 10 metros
de altura. Con apariencia de haber sido sacada de un festival
de música, tiene una estructura con forma de florero gigante
de bambú que sostiene a cientos de metros cuadrado de fina
malla de poliéster. Esta recoge la neblina de la mañana, que
chorrea a un tanque subterráneo a través de un sistema de
filtración a base de piedra. El arquitecto italiano que lo
diseñó, Arturo Vittori, tuvo la idea mientras diseñaba una
base lunar para la NASA. "Cuando diseñas para un clima tan
extremo como el espacio exterior, tienes que traer el agua
desde la Tierra y luego reciclarla y reutilizar el agua en
un sistema cerrado... Lo mismo pasa en nuestro planeta pero
el ciclo del agua lo hace naturalmente para nosotros".
La primera Torre Warka se erigió en Etiopía
en 2015. Cuando las nieblas estacionales llegan, la torre
produce agua constantemente. "Pero incluso cuando no hay lluvia
ni niebla, la condensación nocturna todavía se da", afirma
Vittori. "La capacidad de nuestro tanque de agua varía de
los 1.600 litros hasta los 100.000". La torre fue construida
por pobladores locales usando métodos tradicionales y bambú,
un material local. "Ahora, en Haití y Togo estamos experimentando
con [otros] materiales locales... incluso con las hojas de
palma". La Torre Warka es un "enfoque diferente" a los WFA,
dice: "Se trata de entender las tradiciones locales y los
materiales… Es mucho más que una máquina en el fondo de un
maletero de auto. Es cero energía, no hay partes mecánicas,
todo se mueve gracias a la gravedad, aire y viento".
En Etiopía, podemos ver una mejora de una técnica
milenaria. Construida de bambú y plástico biodegradable, Warka
Water puede recolectar agua de la lluvia, niebla y el rocío.
El sistema es simple, su misión es capturar la humedad y dirigirla
a un tanque de retención higiénica. Funciona sin electricidad
y su mantenimiento es mínimo, cualquiera puede hacerlo.
Esta cosecha de rocío, sin embargo, necesita
que haya una humedad muy alta y niebla. Wahlgren señala que
esta técnica (también conocida como enfriamiento radiativo)
solo puede aplicarse en "sitios específicos… solo hay un número
determinado de lugares en la Tierra en los que puede funcionar".
Para estos lugares limitados, el enfoque de Warka es admirable:
es fácil de mantener usando las mismas capacidades y materiales
que se usaron para instalarlo. Vittori espera que los artesanos
locales construyan más dispositivos de estos en los pueblos
de los alrededores sin necesidad de que él participe. Pero
si el objetivo final es dar servicio a las 2.100 millones
de personas que no tienen acceso a agua potable, entonces
las Torres Warka nunca serán la solución por sí solas.
Vittori calcula que una sola torre pequeña de
cinco metros abastecería a alrededor de 50 personas y su construcción
costaría US$3.000. Una más grande, de 25 metros, costaría
US$30.000 y abastecería a cerca de 250 personas (aunque, claramente,
implicaría un cambio significante en el paisaje). En las noches
más secas, la torre no abastece de agua al tanque que lleva
debajo. Refrigerantes y desecantes, mientras tanto, pueden
extraer constantemente agua a un volumen mucho mayor: puede
que no sea con energía cero, pero soluciones solares como
Zero Mass Water pueden resultar energéticamente neutrales
y alternativas a la red central. Podrían ser grandes abastecedores
de agua en un futuro cercano. Puede que muchas más innovaciones
estén por venir. La competencia internacional de innovación
XPRIZE, que en años anteriores giró en torno a la inteligencia
artificial y los vuelos espaciales, ofrece en la actualidad
US$1,75 millones por la mejor nueva invención para "extraer
agua dulce del aire". Incluso hay sugerencias de que los WFA
puedan ser hechos del tamaño de una planta de desalinización
o una granja solar. Pero, ¿tener campos llenos de WFA puede
tener desventajas? ¿Podrían afectar las lluvias locales y
la formación de nubes? Desde Arizona, Friesen se ríe. Incluso
si cada persona tuviera un WFA, dice, este no usaría todo
el vapor de agua que viene del humo del tráfico, "así que
no tenemos el problema ni siquiera de acercarnos a tener un
impacto en los sistemas climáticos". Tal vez los refrigeradores
renovados, las esponjas químicas y las torres gigantes de
bambú recogiendo agua del aire puedan parecernos raras ahora.
Pero nuestro sistema actual de agua terrestre está fallando
y necesitamos nuevas soluciones.
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