La invención con un material similar a una esponja, desarrollado por investigadores en Australia y China, absorbe el agua de la atmósfera y luego la libera en una taza utilizando la energía del sol. Crédito: Shu Shu Zheng, Universidad RMIT
Los ingenieros de Australia y China han inventado un dispositivo similar a una esponja que captura el agua del aire y luego la libera en una taza utilizando la energía del sol, incluso en baja humedad donde otras tecnologías, como la recolección de niebla y el enfriamiento radiativo, han luchado.
El dispositivo de agua desde el aire permaneció efectivo en una amplia gama de niveles de humedad (30-90%) y temperaturas (5–55 grados centígrados).
El investigador senior Dr. Derek Hao, de la Universidad RMIT en Melbourne, dijo que la invención se basó en la estructura naturalmente esponjosa de Wood refinada, modificada para absorber el agua de la atmósfera y liberarla a pedido.
El compuesto a base de madera desarrollado por el equipo para su investigación encajaba perfectamente en una taza con una tapa de domo y una bandeja contra la contaminación, un mecanismo de enfriamiento y un sistema de activación impulsado por el sol.
“Miles de millones de personas en todo el mundo carecen de acceso a agua potable, y millones mueren por enfermedades transmitidas por el agua cada año”, dijo Hao, científico de materiales e ingeniero ambiental en la Escuela de Ciencias de RMIT.
Hao fue autor correspondiente en el estudio, que se realizó en colaboración con cinco instituciones de investigación china, dirigida por el Dr. Junfeng Hou de la Universidad Zhejiang A&F. El trabajo se publica en el Journal of Cleaner Production.
“Nuestro equipo ha inventado un dispositivo que comprende el andamio esponjoso de Wood, el cloruro de litio, las nanopartículas de óxido de hierro, una capa de nanotubos de carbono y otras características especializadas”, dijo Hao.
El equipo utilizó inteligencia artificial para una predicción precisa y optimización del rendimiento de recolección y descarga de agua del dispositivo en diferentes condiciones ambientales.
Crédito: Universidad RMIT
Momento de la cuenca
El material esponjoso, que es un prototipo de laboratorio en etapa temprana, absorbe la humedad de la atmósfera cuando la tapa de la copa está abierta. Cuando la tapa está cerrada bajo la luz del sol, el agua se libera en la taza.
En condiciones de laboratorio, el dispositivo de agua desde el aire absorbió aproximadamente 2 mililitros de agua por gramo de material con un 90% de humedad relativa y liberó casi toda el agua dentro de las 10 horas bajo la exposición al sol, más que la mayoría de los otros métodos conocidos y con menos costo. Con nueve cubos de esponja, cada uno con un peso de 0,8 gramos, 15 mililitros de agua pueden ser absorbidos y liberados en la taza.
“En las pruebas al aire libre, nuestro dispositivo capturó 2.5 mililitros de agua por gramo durante la noche y liberó la mayor parte durante el día, logrando una eficiencia diaria de recolección de agua del 94%”, dijo Hou.
“Con un 30% de humedad, nuestro dispositivo absorbió agua a aproximadamente 0.6 mililitros por gramo. Estos resultados resaltan su uso potencial en los sistemas de recolección de agua impulsados por soles solares”.
Beneficios del diseño inspirado en la naturaleza
Hao dijo que el uso de madera natural como matriz no solo redujo los costos, sino que también proporcionó integridad estructural y transporte de agua mejorado a través de su arquitectura porosa.
“Estas características permiten que el material se fabrique en grandes cantidades y se despliegue en aplicaciones del mundo real, como la recolección de agua en regiones remotas o áridas”, dijo.
“El dispositivo conservó su flexibilidad y función de absorción de agua incluso después de almacenarse a -20 grados Celsius durante 20 días, lo que demuestra una excelente resistencia de congelación.
“Su rendimiento de absorción de humedad -liberación fue estable en 10 ciclos consecutivos, con menos del 12% de disminución de la eficiencia”.
Aplicaciones potenciales y escalabilidad
HAO dijo que el dispositivo sería adecuado para escenarios de emergencia, como a raíz de desastres naturales donde los suministros de agua se han comprometido, si el equipo puede ampliar y optimizar la innovación modular.
“El tamaño de la unidad de demostración actual es de 15 milímetros cúbicos. Sería muy fácil preparar una unidad más grande, o podemos usar las unidades para formar una matriz”, dijo Hao.
“Su capacidad para cosechar agua potable de la atmósfera utilizando solo la luz solar lo hace invaluable en áreas afectadas por desastres donde las fuentes de agua tradicionales se ven comprometidas. La portabilidad y la dependencia del sistema de la energía renovable mejoran aún más su aplicabilidad en tales contextos”.
El Dr. Derek Hao, de la Universidad RMIT, posee el material compuesto a base de madera esponjoso del equipo que puede absorber agua de la atmósfera. Crédito: Shu Shu Zheng, Universidad RMIT Un par de pinzas aprietas el agua del material esponjoso desarrollado por el equipo. Crédito: Zhang xinging con nueve cubos de esponja, cada uno con un peso de 0,8 gramos, se pueden absorber 15 mililitros de agua de la atmósfera. Crédito: Shu Shu Zheng, Universidad RMIT
Hao dijo que el material fue diseñado con escalabilidad y asequibilidad en mente.
“El componente principal, Balsa Wood, está ampliamente disponible, biodegradable y barato, y el proceso de fabricación no es complejo, lo que podría permitir la producción en masa.
“El rendimiento estable demostrado en múltiples ciclos y en varias condiciones ambientales indica longevidad y rentabilidad”.
HAO dijo que el equipo estaba en discusión con posibles socios de la industria en la producción y despliegue de campo a escala piloto, integración en sistemas modulares de recolección de agua desde el aire.
“Los paneles solares combinados con el almacenamiento de energía térmica podrían permitir la operación las 24 horas, particularmente en áreas con luz solar intermitente”, dijo.
El desarrollo de sistemas de control automatizados que utilizan sensores de Internet de cosas para monitorear la humedad relativa, la temperatura y la intensidad solar podría optimizar aún más los ciclos de recolección de agua, dijo HAO.
“Sobre la base del diseño artificialmente inteligente utilizado en el estudio, se podrían desarrollar plataformas de diseño más avanzadas para evaluar nuevas combinaciones de materiales y predecir el rendimiento de absorción y liberación de agua a largo plazo”, dijo.
Más información: Xinging Zhang et al, Desarrollo y caracterización de nuevos materiales compuestos a base de madera para la recolección de agua atmosférica con energía solar: un enfoque compatible con inteligencia máquina, Journal of Cleaner Production (2025). Doi: 10.1016/j.jclepro.2025.145061
Proporcionado por la Universidad de RMIT
Cita: el dispositivo Smart Spongy captura el agua del aire delgado (2025, 7 de mayo) Recuperado el 7 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-smart-pongy-device-captures-thin.html
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