EL agua que deseamos obtener de los desiertos y el dudoso rol de los hidrogeles
Fuente: Colaje imágenes Google
La “Cosecha del agua”, en el afán de regar y generar una agricultura sostenible en ambientes desérticos y áridos, sigue siendo una de las búsquedas del Santo Grial, para la agricultura, en un periodo marcado por el cambio climático, el aumento generalizado de las temperaturas y la magnitud y frecuencia de las sequías y megasequías. Y en este contexto, una de las líneas de investigación trabaja en el intento de obtener los mejores “hidrogeles” que absorban el agua de la atmósfera, la almacenen y a la postre la viertan en el suelo con vistas a que los cultivos prosperen. Hablamos pues de la “absorción de agua atmosférica en agricultura”.
En la nota de prensa que tratamos hoy, los autores dicen haber encontrado un hidrogel nuevo basado en el “Litio”, con el que se obtienen resultados espectaculares. Sin embargo, cabe señalar que ya hablamos de la insustentabilidad de la extracción del litio en nuestro post “Tecnologías digitales y sostenibles contra la sostenibilidad ambiental y humana”, así como del enorme impacto ambiental del denominado “Triángulo del Litio” ¡Mal asunto!, y perspectiva miope, a no ser que demuestren lo contrario.
En la era de la “tecnociencia”, nada es verdad ni es mentira, todo depende del cristal con que se mira. Hablamos de la denomina Ley de Campoamor, de la cual los tecnocientíficos hacen un uso masivo, siendo tan hábiles como los políticos y la propaganda de las multinacionales.
Veamos dos aspectos, de los que los investigadores “ocultan o desconocen”, no sabiendo si es peor el primero o el segundo. Quien desconoce es un ignorante, mientras que cuando se oculta es un embustero. Y con mis duras expresiones, no intento alegar ni la posible utilidad del producto en algunas de las aplicaciones que mentan. En primer lugar, existe una gran preocupación global por la escasez de las reservas de litio del planeta, y el creciente número de aplicaciones para el que es demandado, como hablamos en el post aludido en el segundo párrafo. Es decir “No hay pan para tanto chorizo” (léase nosotros y las tecnologías que proponemos). Una cuestión es usar hidrogeles con fines modestos como jardines y pequeños huertos, y otra abismalmente distinta hacer uso de esta tecnología en grandes extensiones de terreno. ¿Cuánto de miles de boles de hidrogeles habría que usar por hectárea? Seguramente se trata de un camino hacia la sustentabilidad inviable. Es decir, en este sentido, no han dimensionado bien su propuesta en materia agrícola. Personalmente he utilizado hidrogeles en la terraza de mi casa, especialmente en verano. Fue ya hace mucho tiempo, pero efectivamente funcionaban. Empero mi terraza no sobrepasa de albergar suelo en macetas que cubran más de dos metros cuadrados e hice uso de varios kilos de hidrogeles.
Sin embargo quedan sin abordar/responder cuestiones tales como el ciclo de vida del producto, de los residuos que generan y especialmente de la cantidad de litio que se añadiría a las demandas actuales y las terroríficas cifras que los organismos internacionales prevén para dentro de 10 años. “No hay pan para tanto chorizo”. Su demanda masiva para las nuevas y enormemente variadas tecnologías digitales, las baterías de litio que se calculan con vistas a que los automóviles eléctricos (e híbridos) reemplacen finalmente a los combustibles fósiles, su uso en materia de salud, etc., harán inviable una implantación de tal tecnología, excepto en el mejor de los casos para fines muy específicos. No afirmo que se trate del “timo de la estampita”, pero tampoco lo descartaría.
Debemos buscar tecnologías sustentables partiendo del ciclo de vida de un producto, los recursos que se gastan, su reciclabilidad, etc. Cuando se soslayan aspectos como estos, los tecnocientíficos utilizan “ ipso facto” Ley de Campoamor, Y no puedo más que volver a replicarles que: “No hay pan para tanto chorizo”. Os dejo ya con las noticias y algunas notas clasificatorias de las que salen en primera plana de Google, acerca del litio.
“Cómo hacer y utilizar polímeros de hidrogel para retener la humedad en el suelo”
“Litio, coltán, tierras raras… la ofensiva ecologista tumba decenas de proyectos”
Juan José Ibáñez
Continúa………
(….) El académico explicó que el litio es un metal alcalino dúctil y ligero que existe en la naturaleza mezclado con otros compuestos y se utiliza en la fabricación de baterías, celulares, cerámica, vidrio, lubricantes y hasta en algunas medicinas usadas para los tratamientos de bipolaridad. (….) (..) “El litio se utiliza para tratar y prevenir los episodios maniacos (ánimo frenético, anormalmente emocionado) en las personas con trastorno bipolar (trastorno maníaco-depresivo; una enfermedad que provoca episodios de depresión, episodios de manía y otros estados de ánimo anormales)”
Este gel salado podría cosechar agua del aire del desierto
Los ingenieros del MIT han sintetizado un material superabsorbente que puede absorber una cantidad récord de humedad del aire, incluso en condiciones desérticas.
Este gel salado podría cosechar agua del aire del desierto por Jennifer Chu para MIT News Boston MA (SPX) 16 de junio de 2023 Los ingenieros del MIT han sintetizado un material superabsorbente que puede absorber una cantidad récord de humedad del aire, incluso en condiciones desérticas.
A medida que el material absorbe el vapor de agua, puede hincharse para dejar espacio para más humedad. Incluso en condiciones muy secas, con un 30 por ciento de humedad relativa, el material puede extraer vapor del aire y retener la humedad sin fugas. El agua podría calentarse y condensarse, luego recolectarse como agua ultrapura.
El material transparente y gomoso está hecho de hidrogel, un material naturalmente absorbente que también se usa en pañales desechables. El equipo mejoró la absorbencia del hidrogel al infundirlo con cloruro de litio, un tipo de sal que se sabe que es un poderoso desecante.
Los investigadores descubrieron que podían infundir el hidrogel con más sal de lo que era posible en estudios anteriores. Como resultado, observaron que el gel cargado de sal absorbió y retuvo una cantidad sin precedentes de humedad, en un rango de niveles de humedad, incluidas condiciones muy secas que han limitado otros diseños de materiales.
Si se puede hacer rápidamente y a gran escala, el gel superabsorbente podría usarse como un recolector de agua pasivo, particularmente en las regiones desérticas y propensas a la sequía, donde el material podría absorber continuamente vapor, que luego podría condensarse en agua potable. Los investigadores también prevén que el material podría encajar en unidades de aire acondicionado como un elemento deshumidificador que ahorra energía.
«Hemos sido independientes de la aplicación, en el sentido de que nos centramos principalmente en las propiedades fundamentales del material«, dice Carlos Díaz-Marín, estudiante graduado de ingeniería mecánica y miembro del Laboratorio de Investigación de Dispositivos del MIT. «Pero ahora estamos explorando problemas muy diferentes, como cómo hacer que el aire acondicionado sea más eficiente y cómo se puede cosechar agua. Este material, debido a su bajo costo y alto rendimiento, tiene mucho potencial«.
Díaz-Marín y sus colegas han publicado sus resultados en un artículo que aparece en Advanced Materials. Los coautores del estudio en el MIT son Gustav Graeber, Leon Gaugler, Yang Zhong, Bachir El Fil, Xinyue Liu y Evelyn Wang.
«Lo mejor de ambos mundos»
En el Laboratorio de Investigación de Dispositivos del MIT, los investigadores están diseñando nuevos materiales para resolver los desafíos mundiales de energía y agua. Al buscar materiales que puedan ayudar a recolectar agua del aire, el equipo se centró en los hidrogeles: geles resbaladizos y elásticos que están hechos principalmente de agua y un poco de polímero reticulado. Los hidrogeles se han utilizado durante años como material absorbente en pañales porque pueden hincharse y absorber una gran cantidad de agua cuando entra en contacto con el material.
«Nuestra pregunta era, ¿cómo podemos hacer que esto funcione igual de bien para absorber el vapor del aire?» Dice Díaz-Marín.
Él y sus colegas cavaron a través de la literatura y encontraron que otros habían experimentado con la mezcla de hidrogeles con varias sales. Ciertas sales, como la sal de roca utilizada para derretir el hielo, son muy eficientes para absorber la humedad, incluido el vapor de agua. Y el mejor de ellos es el cloruro de litio, una sal que es capaz de absorber más de 10 veces su propia masa en humedad. Dejado en una pila por sí solo, el cloruro de litio podría atraer vapor del aire, aunque la humedad solo se acumularía alrededor de la sal, sin medios para retener el agua absorbida.
Por lo tanto, los investigadores han intentado infundir la sal en hidrogel, produciendo un material que podría retener la humedad y hincharse para acomodar más agua.
«Es lo mejor de ambos mundos», dice Graeber, quien ahora es investigador principal en la Universidad Humboldt de Berlín. «El hidrogel puede almacenar mucha agua, y la sal puede capturar mucho vapor. Así que es intuitivo que quieras combinar los dos».
Tiempo de carga
Pero el equipo del MIT descubrió que otros alcanzaron un límite en la cantidad de sal que podían cargar en sus geles. Las muestras de mejor rendimiento hasta la fecha fueron hidrogeles que se infundieron con 4 a 6 gramos de sal por gramo de polímero. Estas muestras absorbieron aproximadamente 1,5 gramos de vapor por gramo de material en condiciones secas de 30 por ciento de humedad relativa.
En la mayoría de los estudios, los investigadores habían sintetizado previamente muestras remojando hidrogeles en agua salada y esperando a que la sal se infundiera en los geles. La mayoría de los experimentos terminaron después de 24 a 48 horas, ya que los investigadores encontraron que el proceso era demasiado lento y no había mucha sal en los geles. Cuando probaron la capacidad del material resultante para absorber vapor de agua, las muestras absorbieron muy poco, ya que contenían poca sal para absorber la humedad en primer lugar.
¿Qué pasaría si se permitiera que la síntesis material continuara, digamos, durante días e incluso semanas? ¿Podría un hidrogel absorber aún más sal, si se le da suficiente tiempo? Para obtener una respuesta, el equipo del MIT llevó a cabo experimentos con poliacrilamida (un hidrogel común) y cloruro de litio (una sal superabsorbente). Después de sintetizar tubos de hidrogel a través de métodos de mezcla estándar, los investigadores cortaron los tubos en discos delgados y dejaron caer cada disco en una solución de cloruro de litio con una concentración de sal diferente. Sacaron los discos de la solución cada día para pesarlos y determinar la cantidad de sal que se había infundido en los geles, luego los devolvieron a sus soluciones.
Al final, encontraron que, de hecho, dado más tiempo, los hidrogeles absorbían más sal. Después de remojar en solución salada durante 30 días, los hidrogeles incorporaron hasta 24, frente al récord anterior de 6 gramos de sal por gramo de polímero
Luego, el equipo sometió varias muestras de los geles cargados de sal a pruebas de absorción en una variedad de condiciones de humedad. Descubrieron que las muestras podían hincharse y absorber más humedad en todos los niveles de humedad, sin fugas. En particular, el equipo informa que, en condiciones muy secas de 30 por ciento de humedad relativa, los geles capturaron un «récord» de 1,79 gramos de agua por gramo de material.
«Cualquier desierto durante la noche tendría esa baja humedad relativa, por lo que posiblemente, este material podría generar agua en el desierto«, dice Díaz-Marín, quien ahora está buscando formas de acelerar las propiedades superabsorbentes del material.
«La gran sorpresa inesperada fue que, con un enfoque tan simple, pudimos obtener la mayor absorción de vapor reportada hasta la fecha«, dice Graeber. «Ahora, el enfoque principal será la cinética y la rapidez con la que podemos hacer que el material absorba agua. Eso le permitirá reciclar este material muy rápidamente, de modo que en lugar de recuperar agua una vez al día, podría cosechar agua tal vez 24 veces al día«.
Esta investigación fue apoyada, en parte, por la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable de los Estados Unidos y la Fundación Nacional de Ciencia de Suiza.
Informe de investigación: «Absorción extrema de agua de hidrogeles higroscópicos a través de la carga de sal inducida por hinchazón maximizada»