Premio ‘Fronteras del conocimiento’ de Ciencias Básicas

Omar Yaghi, el químico que puede sacar agua potable del aire

El Premio Fundación BBVA ‘Fronteras del conocimiento’ en la categoría de Ciencias Básicas ha recaído en el investigador jordano-estadounidense Omar Yaghi por sus trabajos en la química reticular, un campo que, entre sus múltiples aplicaciones, permitiría capturar moléculas de H2O de la atmósfera para obtener agua potable. Hablamos con Felipe Gándara, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), sobre la relevancia de este avance.

Omar Yaghi (Foto: Universidad de California en Berkeley)

02 Feb | Ignacio Santa María | Soziable.es

De momento es una máquina del tamaño de un maletín y es capaz de fabricar 2,8 litros de agua potable cada 12 horas. Realmente no la fabrica sino que la extrae de la atmósfera durante la noche y la convierte en líquido durante el día. Lo puede hacer, y aquí viene lo mejor, en ambientes muy secos, incluso en las zonas más áridas del planeta, afectadas por permanente sequía.

Es solo un prototipo pero Yaghi está convencido de que en pocos años se podrán desarrollar dispositivos con mayor capacidad. La idea es llegar a tener a corto plazo un modelo que produzca 30 litros diarios, una cantidad suficiente para abastecer a una familia.

Felipe Gándara también investiga en el campo de la química reticular pero no lo hace en la Universidad de California como Yaghi, sino en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), aunque trabajó junto al químico de origen jordano entre 2009 y 2014. 

Hemos contactado con él para que nos explique cómo se produce este milagro de sacar agua del aire. Lo primero que nos aclara es que esta es solo una de las muchas aplicaciones de una disciplina llamada ‘química reticular’, que consiste en el desarrollo de un tipo de materiales metalorgánicos porosos, llamados ‘MOF’ (sigla de metal organic frameworks) que actúan como esponjas cristalinas a escala molecular.

Estos dispositivos puedan capturar agua en zonas áridas, donde la humedad relativa del aire sea solo de un 5%

“La aplicación de la captura del agua –indica Gándara– está basada en los procesos de 'adsorción' (así es como se denomina el proceso de captura de moléculas de agua) y desorción a través de estos materiales MOF, que tienen estructuras porosas que puede atrapar y almacenar moléculas”. Este dispositivo es capaz de 'adsorber' (capturar) moléculas de agua presentes de forma natural en la atmófera. En cualquier clima, por muy seco que sea, siempre hay un porcentaje de humedad relativa en la atmósfera y el sistema diseñado por Yaghi funciona a niveles de humedad relativa que van del 5 al 70 por ciento.   

Gracias a las caraterísticas estructurales y químicas que tienen, los materiales MOF pueden capturar agua de la atmósfera y además se han diseñado y optimizado para que capturen la mayor cantidad posible”, señala el investigador del ICMM-CSIC, quien subraya que “se busca que estos dispositivos puedan capturar agua en zonas áridas o desérticas, donde la humedad relativa que existe por la noche es mayor que la existe por el día”.

Esta diferencia de temperatura y humedad que se da en los lugares áridos entre el día y la noche es clave para el funcionamiento de estos aparatos. “Durante la noche, absorben agua y, al ser expuestos a los rayos solares durante el día, este agua se condensa y se libera. De este modo queda disponible para ser utilizada”, detalla Gándara.

La cantidad de agua que se puede producir es directamente proporcional a la cantidad (expresada en gramos) de material MOF que se coloca en la máquina. Pero no solo depende de eso: “Una de las ventajas de los materiales tipo MOF es que son muy versátiles en cuanto a sus estructuras y nos ofrecen muchas posibilidades. Por eso podemos pensar en modificar su estructura para optimizar la cantidad que pueden absorber por cada gramo de material. Depende de qué tipo de esponja seleccionemos y de cómo la preparemos”.

2.100 millones sin agua potable

Según la OMS y Unicef, en el mundo hay 2.100 millones de personas que carecen de acceso a agua potable y disponible en el hogar. Los dispositivos de captación de agua basados en materiales MOF ofrecen una alternativa para resolver los problemas de acceso al agua potable que sufren tres de cada diez habitantes del planeta.

Tres de cada diez personas del planeta carecen de acceso a agua potable y disponible en el hogar, según la OMS y Unicef

Pero, ¿Tendrá un precio asequible esta tecnología? Gándara afirma que “el coste de los materiales depende del tipo de esponja que se utilice pero no son excesivamente caros”. En concreto, los compuestos que se han utilizado para fabricar el prototipo se destinan también a la producción de otro tipo de materiales como polímeros, plásticos y metales que tienen precios moderados.

Sin embargo, el investigador del ICMM-CSIC advierte: “Además de la materia prima, hay muchos factores que influyen en el precio de un producto. El mercado es el que dicta el precio”. Muy relacionado con esto, Gándara cometa que en estos momentos se están haciendo pruebas para medir la durabilidad de estos materiales. “Se piensa en dispositivos que se instalen y den servicio durante mucho tiempo para que la inversión sea amortizable”.

El investigador español no sabe si los MOF resolverán el problema del abastecimiento de agua, pero sí van a ofrecer nuevas alternativas: “Soy optimista, porque van a poder afrontar distintos problemas relacionados con el acceso al agua en zonas desérticas y remotas, pero también pueden servir para purificar agua y eliminar metales pesados presentes en concentraciones pequeñas pero que, a pesar de ello son nocivos, etc”.

También pueden atrapar CO2

Las aplicaciones de los materiales MOF (que combinan compuestos orgánicos e inorgánicos) y COF (solo órganicos) podrían servir para aportar soluciones a algunos de los problemas más acuciantes de la Humanidad. A la producción de agua potable en lugares donde ésta escasea se añaden otras posibilidades muy interesantes.

Una de ellas sería el desarrollo de combustibles limpios a partir del hidrógeno y otra la captura del dióxido de carbono (CO2) presente en la atmósfera, que es el principal gas de efecto invernadero que está acelerando el cambio climático. “Los materiales tipo MOF son muy versátiles y ofrecen muchas posibilidades. Este es uno de los motivos que ha hecho que este campo reciba tanta atención en los úlitmos años y que ahora haya recibido este reconocimiento”, señala el investigador Ramón y Cajal del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), Felipe Gándara.

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