Las fascinantes tecnologías que logran obtener agua potable del aire
25/10/2018 - 10:10:29
BBC.- Seg�n se estima, en todo el planeta, el aire h�medo contiene 12.900 kil�metros c�bicos de agua, una cifra superior a los 11.600 kil�metros c�bicos que conforman el cauce del Lago Superior, el m�s grande de Am�rica del Norte, y que los 2.700 kil�metros c�bicos del Lago Victoria, el m�s grande de �frica.
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 fr�o o el roc�o de la ma�ana sobre el c�sped.
Existe en la actualidad una carrera tecnol�gica por cosecharla como agua apta para beber. Si los dispositivos emergentes de "agua del aire" (WFA por sus siglas en ingl�s) lo consiguen, eso ser�a un gran avance en el camino para resolver los problemas mundiales de agua dulce.
C�mo funciona el "milagroso" dispositivo que te permite beber agua sucia
Para 2025, se estima que dos tercios de la poblaci�n mundial (que crece r�pidamente) vivir� en condiciones de grave estr�s h�drico.
Ya hay 2.100 millones de personas que viven sin agua potable. A los m�s pobres del mundo se les est� cobrando de m�s por agua que saben que es insegura, pero no tienen m�s opci�n que beb�rsela.
El agua contaminada causa medio mill�n de muertes por diarrea cada a�o. Mientras tanto, en los pa�ses m�s ricos (donde se consume m�s agua que en los pobres debido a la agricultura intensiva y la industria) el agua de los acu�feros subterr�neos y cuencas est� mermando a un ritmo mayor que el de reposici�n.
A esto se suma una cuesti�n 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, ars�nico y plomo en el agua de ca�o. Los consumidores de clase media est�n recurriendo al agua embotellada.
El mercado de agua embotellada ha crecido un 10% cada a�o desde 2013, llegando a 391.000 millones de litros vendidos en 2017 (eso es m�s que 150.000 piscinas ol�mpicas).
Una fuente alternativa viable de agua dulce es desesperadamente necesaria para reducir enfermedades y pobreza y a la vez muy atractiva para los consumidores.
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 est� limpia, no contiene los materiales que necesitamos y requiere una energ�a excesiva para abastecer una casa y menos a�n una comunidad.
Hay varias compa��as que, sin embargo, est�n adaptando la tecnolog�a deshumidificadora para obtener agua potable.
Los deshumidificadores mec�nicos contienen serpentines de metal llenos de un gas refrigerante, muy parecido al congelador de la refrigeradora, que crea un punto de condensaci�n (la temperatura a la cual el vapor de agua del aire se satura y pasa de un estado gaseoso a uno l�quido).
�Se est� acabando el agua dulce en el mundo?
El vapor de agua que entra en un WFA se condensa en un serpent�n 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.
Varias iniciativas
Roland Wahlgren, un consultor canadiense especializado en agua, mantiene un directorio actualizado de las �ltimas innovaciones en WFA en su p�gina web Atmoswater.com.
De las 71 compa��as activas de su base de datos, 64 est�n dedicadas a la refrigeraci�n mec�nica, lo que la hace la tecnolog�a dominante en el mercado.
Wahlgren estima que el consumo de energ�a t�pico est� en alrededor de 0,4 kilovatios hora por litro (que cuesta US$0,052 seg�n los precios actuales de la electricidad).
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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 d�a. Su ventaja respecto a las fuentes tradicionales es que no hay que estar reemplazando constantemente los toneles de pl�stico cuando el agua se acaba, sino que esta continua extray�ndose del aire.
La empresa india WaterMaker vende una variedad de modelos que van desde unos peque�os hasta otros del tama�o de un cami�n "ideales para pueblos o comunidades cerradas".
Sin embargo, hay algunas condiciones que son importantes para que estos dispositivos funcionen al m�ximo.
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 saturaci�n.
Para la mayor�a de dispositivos, esa cifra est� por encima del 60% para un funcionamiento �ptimo, lo cual est� bien si vives en Costa Rica, donde la humedad suele ser del 90% o m�s. Pero no es ideal para quienes viven en Ir�n, donde esta puede caer al 17%.
No obstante, una nueva compa��a brit�nica, Requench, incursionar� en el mercado este a�o con una unidad que es literalmente del tama�o de un contenedor mar�timo y supuestamente puede funcionar con una humedad relativa de solo el 15%. El prototipo produce 2.000 litros al d�a en condiciones h�medas y no menos de 500 litros incluso en climas secos.
Otra soluci�n puede proceder de una tecnolog�a de WFA totalmente diferente.
En vez de serpentines de refrigeraci�n, un material "desecante" absorbe agua del aire como una esponja qu�mica y no necesita energ�a para hacerlo.
Este tipo de tecnolog�a acaba de trasladarse del campo de la investigaci�n 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 p�blico por la misma capacidad de producci�n de agua puede ser m�s bajo... [y puede] trabajar con menos humedad que los deshumidificadores mec�nicos".
Como el az�car
Zero Mass Water fue fundada por Cody Friesen, profesor adjunto de materiales cient�ficos de la Universidad Estatal de Arizona en 2014. Su producto, Source, usa un desecante dentro de un peque�o panel solar de techo al que �l llama "hidropanel".
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"Nuestro desecante fue desarrollado por mi grupo de investigaci�n de la Universidad Estatal de Arizona", explica Friesen, cuya infancia en el desierto de Arizona le dio una afinidad natural a la conservaci�n 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 az�car se pone grumosa. El az�car es un desecante natural, pero act�a muy lentamente. Ahora, imagina un material de dise�o capaz de hacerlo muy r�pidamente".
Su material es un secreto comercial, pero s� puede revelar que incluye una mezcla de cloruro de litio e iones org�nicos.
El panel solar en s� mismo contiene alg�n material fotovoltaico, que lleva un peque�o ventilador para jalar aire a trav�s del sistema.
Pero, en general, es un sistema t�rmico solar, esto evapora el agua de vuelta a la esponja qu�mica para que sea condensada y recogida. No necesita un serpent�n refrigerante para condensarla porque puede usar la temperatura ambiente exterior, que es m�s fr�a.
Con un precio inicial de US$4.000, Source produce un promedio de 3 a 5 litros al d�a, mucho menos que los refrigerantes mec�nicos.
Pero es mucho menos intensa en materia de energ�a, requiriendo solo 100W de una fuente de energ�a alternativa.
Water From Air, en cambio, necesita 500W y niveles de humedad del 80-95% para producir entre 25 a 30 litros al d�a. Dise�ada tanto para verse bien como para hacer bien, Friesen quiere que Source atraiga a esos consumidores que ya est�n gastando cientos de d�lares al a�o en agua embotellada.
"Cada a�o, se venden medio bill�n de litros de agua embotellada. Hagamos que esa cifra caiga", dice. "La huella de carbono asociada al pl�stico es masiva".
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A los cinco a�os de haber comprado un Source, el precio medio por litro pasa a ser de US$0,16, reemplazando unas 30.000 botellas de pl�stico de 500 mililitros.
Hasta ahora, sus mayores clientes han sido casas rurales de Estados Unidos y Australia, pero tambi�n escuelas en M�xico, un orfanato en L�bano y una estaci�n de bomberos en Puerto Rico. (Despu�s del hurac�n de 2017, un bombero le dijo a Friesen: "Cuando se vayan los militares... la �nica fuente de agua potable que tendremos ser� esta).
Una torre de agua
Pero existe otro WFA que no requiere nada de electricidad de ning�n tipo y que fue dise�ado en una de las regiones m�s pobres del mundo. En la Etiop�a rural, Togo y, pronto, Hait�, se erige una Torre Warka, de cerca de 10 metros de altura.
Con apariencia de haber sido sacada de un festival de m�sica, tiene una estructura con forma de florero gigante de bamb� que sostiene a cientos de metros cuadrado de fina malla de poli�ster.
Esta recoge la neblina de la ma�ana, que chorrea a un tanque subterr�neo a trav�s de un sistema de filtraci�n a base de piedra.
El arquitecto italiano que lo dise��, Arturo Vittori, tuvo la idea mientras dise�aba una base lunar para la NASA. "Cuando dise�as 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 erigi� en Etiop�a en 2015. Cuando las nieblas estacionales llegan, la torre produce agua constantemente.
"Pero incluso cuando no hay lluvia ni niebla, la condensaci�n nocturna todav�a se da", afirma Vittori. "La capacidad de nuestro tanque de agua var�a de los 1.600 litros hasta los 100.000".
La torre fue construida por pobladores locales usando m�todos tradicionales y bamb�, un material local.
"Ahora, en Hait� 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 m�s que una m�quina en el fondo de un maletero de auto. Es cero energ�a, no hay partes mec�nicas, todo se mueve gracias a la gravedad, aire y viento".
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Esta cosecha de roc�o, sin embargo, necesita que haya una humedad muy alta y niebla.
Wahlgren se�ala que esta t�cnica (tambi�n conocida como enfriamiento radiativo) solo puede aplicarse en "sitios espec�ficos� solo hay un n�mero determinado de lugares en la Tierra en los que puede funcionar".
Para estos lugares limitados, el enfoque de Warka es admirable: es f�cil de mantener usando las mismas capacidades y materiales que se usaron para instalarlo. Vittori espera que los artesanos locales construyan m�s dispositivos de estos en los pueblos de los alrededores sin necesidad de que �l 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 ser�n la soluci�n por s� solas.
Vittori calcula que una sola torre peque�a de cinco metros abastecer�a a alrededor de 50 personas y su construcci�n costar�a US$3.000.
Una m�s grande, de 25 metros, costar�a US$30.000 y abastecer�a a cerca de 250 personas (aunque, claramente, implicar�a un cambio significante en el paisaje).
En las noches m�s 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 energ�a cero, pero soluciones solares como Zero Mass Water pueden resultar energ�ticamente neutrales y alternativas a la red central.
Podr�an ser grandes abastecedores de agua en un futuro cercano.
Puede que muchas m�s innovaciones est�n por venir. La competencia internacional de innovaci�n XPRIZE, que en a�os anteriores gir� en torno a la inteligencia artificial y los vuelos espaciales, ofrece en la actualidad US$1,75 millones por la mejor nueva invenci�n para "extraer agua dulce del aire".
Incluso hay sugerencias de que los WFA puedan ser hechos del tama�o de una planta de desalinizaci�n o una granja solar.
Pero, �tener campos llenos de WFA puede tener desventajas? �Podr�an afectar las lluvias locales y la formaci�n de nubes?
Desde Arizona, Friesen se r�e. Incluso si cada persona tuviera un WFA, dice, este no usar�a todo el vapor de agua que viene del humo del tr�fico, "as� que no tenemos el problema ni siquiera de acercarnos a tener un impacto en los sistemas clim�ticos".
Tal vez los refrigeradores renovados, las esponjas qu�micas y las torres gigantes de bamb� recogiendo agua del aire puedan parecernos raras ahora. Pero nuestro sistema actual de agua terrestre est� fallando y necesitamos nuevas soluciones.
