Un prototipo de arpa niebla recolecta vapor de agua en el laboratorio de Blacksburg de Boreyko. Crédito: Alex Parrish para Virginia Tech.
Un tercio de la población mundial lucha con la escasez de agua. En muchas de estas áreas, la niebla contiene agua que podría proporcionar una línea de vida, si solo se puede capturar.
La cosecha de que el agua se ha convertido con más eficiencia se ha convertido en el trabajo de investigadores de dos universidades de Virginia Tech, quien recientemente mejoró su diseño original de arpa Fog con un modelo que se parece más a otro instrumento musical: una guitarra. Sus últimos hallazgos han sido publicados por la Royal Society of Chemistry.
La cosecha de agua de recursos como la niebla no es una idea nueva. Los arqueólogos han encontrado evidencia de culturas antiguas que hacen alguna forma de esta práctica en Israel y Egipto. El método más popular de hoy usa redes montadas en posición vertical, atrapando gotas antiniebla a medida que pasan por el viento. El agua capturada gotea hacia abajo y se recoge. Una sola red de cosecha puede capturar varios litros de agua por día.
El diseño entrecruzado de una red tiene sus dificultades. Cuando los agujeros de la red son demasiado pequeños, se obstruyen con agua, lo que redirige la corriente de niebla lejos de la cosechadora. Los agujeros más grandes pueden evitar obstruir, pero ahora casi todas las gotas de niebla microscópica pasan sin ser capturadas.
Un dispositivo con un nombre musical
En 2018, los equipos liderados por los profesores asociados Jonathan Boreyko de Mechanical Engineering y Brook Kennedy del diseño industrial abordaron esos déficits con un nuevo dispositivo llamado arpa de niebla, que se asemeja al instrumento musical de un nombre similar. Crearon un marco vertical con fibras verticales paralelas dispuestas juntas para la cosecha máxima sin los cables cruzados horizontales que causan obstrucción.
Jimmy Kaindu inspecciona un nuevo prototipo de colección junto al arpa de niebla original. Crédito: Alex Parrish para Virginia Tech.
El nuevo diseño de arpa mejoró notablemente la eficiencia de la recolección de agua de la niebla. Los arpas recolectaron hasta dos a siete veces la cantidad de agua como redes. Sin embargo, las pruebas continuas revelaron que las arpas tienen un problema propio.
“Enredo”, dijo Boreyko. “Ese se convirtió en el problema. Sin ningún apoyo cruzado, las gotas de niebla tendieron a unir los cables por tensión superficial, al igual que cuando el cabello largo se moja. Esto abre grandes espacios entre las fibras agrupadas que permiten que las gotas de niebla pasen sin ser capturados. Primero nos dimos cuenta del problema al probar los antorgüenzas de tamaño completo, en lugar de la arraigo de la escala en el laboratorio”.
En pocas palabras, el arpa estaba funcionando más mal cuando el agua era más abundante. En esas condiciones, el equipo descubrió que un arpa muy enredado no funcionaba mucho mejor que una malla propensa a la obstrucción.
Fog arpa 2.0
Habiendo descubierto un problema importante, el equipo volvió a las redes para una solución. Al darse cuenta de que demasiadas fibras horizontales causan obstrucción, pero eliminarlas todas las causan enredos, los investigadores intentaron crear varios modelos híbridos. Estos híbridos aún se parecían a las arpas de niebla, pero ahora incluían una pequeña cantidad de apoyo cruzado horizontal para combatir enredo.
“Si nuestra primera creación fue un arpa, nuestros nuevos híbridos se parecen a un cuello de guitarra”, dijo Boreyko. “Piense en las fibras de arpa vertical como las cuerdas de la guitarra, con el soporte cruzado ocasional que se asemeja a los trastes. Esta analogía probablemente está influenciada por nuestro grupo de investigación que va al concierto de Metallica en Lane Stadium el mes pasado”.
(Desde la izquierda) Jonathan Boreyko y Brook Kennedy en 2018 con el arpa original de la niebla. Crédito: Peter significa para Virginia Tech.
Para encontrar la mejor solución, los investigadores fabricaron siete cosechadoras diferentes de “cuello de guitarra” con un número variable de “trastes” que cruzan las fibras de arpa. La versión con la mayor cantidad de trastes era simplemente una red, mientras que los otros cosechadores continuamente disminuyeron el número de trastes hasta que la opción de diseño final fue simplemente un arpa.
Investigadores, incluido Jimmy Kaindu, entonces estudiante de doctorado en Ingeniería Mecánica, y Lilly Olejnicki, una estudiante de último año en diseño industrial, sometieron todas las opciones para niebla y medir, lo que capturaría la mayor cantidad de agua.
Los diseños híbridos en el medio del espectro encontraron el equilibrio correcto: no se obstruyeron ni se enredaron cuando se expusieron a corrientes de niebla pesadas. Al evitar ambos problemas, estos nuevos cosechadores híbridos capturaron varias veces más agua que cualquiera de sus predecesores.
Kennedy intervino en los resultados que el equipo encontró en su nuevo enfoque.
“Con nuestro enfoque híbrido, hemos demostrado que el diseño científicamente informado tiene un gran impacto en la cantidad de agua que recopilamos. Con esta información, podemos elegir el mejor diseño para el beneficio de las comunidades que padecen la escasez de agua para proporcionar nuevas opciones para beber, agricultura, saneamiento y más. Esperamos ver nuestros diseños en el mundo real a escala y facilitar su producción en masa económica”.
Más información: Jimmy K. Kaindu et al, recolección anti-atenuamiento y anti-colgadura de niebla con híbridos de malla de malla impresos en 3D, Journal of Materials Chemistry A (2025). Doi: 10.1039/d5ta02686e
Proporcionado por Virginia Tech
Cita: Fog Harvester obtiene una actualización para mejorar la recolección de agua (2025, 12 de junio) Recuperado el 12 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-fog-harvester.html
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