Aunque el aire es una fuente rica y renovable de agua dulce, en el pasado los estudios en torno al tema representaron grandes retos, pues no se tenía el conocimiento ni la tecnología suficiente para avanzar en nuevos desarrollos.
Sin embargo, en 2009 los profesores Farid B. Cortés y Farid Chejne Janna, de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, diseñaron un mecanismo para obtener este líquido vital que en Colombia sigue sin estar disponible para el 25 % de la población, según el DANE.
El dispositivo, similar a una caja de cristal, ha sido mejorado durante los últimos años por estudiantes como Dahiana Galeano Caro, quien para su tesis de maestría en Ingeniería Química desarrolló un material para capturar el agua: carbones activados hechos a partir de residuos de plástico PET, uno de los más contaminantes por producirse para un solo uso.
“A diferencia de una esponja que absorbe y ‘suelta’ con facilidad, el carbón activado adsorbe, es decir, fija en su superficie para después ‘producir’ el agua”, explica la magíster.
En el laboratorio trabajó con residuos PET obtenidos de un punto de reciclaje ubicado en Bogotá. Los lavó, los secó a una temperatura no mayor a 150 °C y les adicionó compuestos como hidróxido de potasio, y por último los pasó por otros procesos de temperatura y los filtró.
Representación gráfica del funcionamiento de la caja. Foto: Dahiana Galeano Caro, magíster en Ingeniería Química, UNAL Sede Medellín.
“Aunque el resultado es similar al carbón convencional, a estos los hicimos aún más especiales, modificándolos superficialmente con ácido nítrico, que es muy afín con moléculas polares, y por ende adsorbe gran cantidad de agua”, agrega.
Para establecer comparaciones de calidad, también trabajó con carbones activados comerciales, obtenidos a partir de residuos agroindustriales de café y coco. “Los caracterizamos física y químicamente y encontramos que aquellos sintetizados a partir de residuos PET tenían mayor área superficial y mayor cantidad de grupos oxigenados, lo cual maximiza su interacción con moléculas de agua”.
A escala de laboratorio probó su capacidad de adsorción con resultados muy favorables, pues materiales de la misma naturaleza química habían mostrado una capacidad de adsorción de 0,7 gramos de agua por gramo de material seco (g/g), mientras que con el material desarrollado retuvo 1,5 g/g, es decir más del doble.
Se probó en Medellín
Los carbones activados se ubican en el centro de una caja de 20x20x8 cm. “Además tenemos otra, un poco más grande, que funciona como condensador. Su diseño y funcionamiento son bastante sencillos, pues se espera que opere en lugares complejos como La Guajira, donde suele haber largos periodos de sequía”.
Para obtener el agua se pone la primera caja al aire entre el final de la tarde y la madrugada, cuando la temperatura está más baja, hay mayor velocidad del viento y mayor humedad relativa. “Al día siguiente cerramos el dispositivo y lo exponemos al sol, para que aumente la temperatura interior y se dé la liberación del agua (desorción), en este caso mediante evaporación”.
Conversión de los residuos de plástico PET en carbón activado. Foto: Dahiana Galeano Caro, magíster en Ingeniería Química, UNAL Sede Medellín.
Durante este experimento, realizado en Medellín, se registró una eficiencia del 87 %, por lo que se calcula que se podría producir alrededor de 1 litro de agua cada día. “Sin embargo, también hemos hecho pruebas en el desierto de la Tatacoa (Huila) y en Santa Fe de Antioquia, con el fin de evaluar distintas condiciones ambientales y meteorológicas, constatando que incluso con una baja velocidad del viento y bajas temperaturas –cercanas a los 30 ºC, por ejemplo–, puede condensarse agua”.
A futuro se espera optimizar el dispositivo con una rueda deshumidificadora, que permita un mayor flujo de aire y una mayor condensación de agua en menos tiempo. “Con un material comercial (sílice no porosa funcionalizada con cloruro de calcio) se pueden producir hasta 300 litros de agua al día, mientras que con nuestro material y la rueda deshumificadora se pueden alcanzar los 900 litros”.
De igual forma, se espera integrar un sistema de energía solar para que no dependa de la energía eléctrica. “La idea es masificar la tecnología, establecer alianzas con otras instituciones, formar un grupo interdisciplinario y tecnificar lo que ya hemos conseguido”, acota la investigadora Galeano.
Para determinar la potabilidad del agua producida será necesario hacer análisis fisicoquímicos y microbiológicos adicionales. Por lo pronto, el dispositivo se consolida como una alternativa para épocas de sequía o tiempos de escasez.
La tesis “Desarrollo de materiales carbonosos obtenidos por transformación termoquímica de residuos industriales para la producción de agua dulce a partir de la deshumidificación del aire” contó con el apoyo del Grupo de Investigación en Fenómenos de Superficie Michael Polanyi, de la UNAL Sede Medellín, y de “UN INNOVA”, una convocatoria de proyectos para el fortalecimiento de la innovación en la UNAL.
Dahiana Galeano Caro en el XX Congreso de Petróleo, Gas y Energía 2023. Foto: Dahiana Galeano Caro, magíster en Ingeniería Química, UNAL Medellín.
