Inspiración natural para recolectar agua en el desierto
Agua en zonas áridas
Un grupo de científicos ha construido estructuras para atrapar agua de la humedad nocturna del desierto como lo hace el cactus, el escarabajo o la hierba
Los cactus recolectan agua durante la noche en sus púas situados en los extremos y después guían las gotitas por las espinas cónicas hasta la base de la planta.
Los seres humanos pueden vivir mucho tiempo con una dieta pobre pero no pueden sobrevivir si no disponen de agua limpia. En algunas zonas de la tierra es imposible vivir porqué no se dispone de fuentes de agua cercanas, pero paradójicamente sí sobreviven animales y plantas. ¿Cómo lo hacen? ¿De dónde sacan agua para poder sobrevivir?
Tres científicos de la Universidad Estatal de Ohio han estudiado de cerca el cactus, el escarabajo y las pequeñas hierbas que crecen en el desierto. Estos han observado que sobreviven recolectando agua del ambiente húmedo de la noche.
Pensamos: ¿Cómo podemos recoger agua del aire ambiente que nos rodea?'”. “Y así, observamos las cosas en la naturaleza que ya lo hacen: el cactus, el escarabajo, las hierbas del desierto.”
”Pensamos: ‘¿Cómo podemos recoger agua del aire ambiente que nos rodea?’”, explican Bharat Bhushan, Eminent Scholar y Howard D. Winbigler. “Y así, observamos las cosas en la naturaleza que ya lo hacen: el cactus, el escarabajo, las hierbas del desierto”.
Sus hallazgos, publicados en Philosophical Transactions of the Royal Society. revelan que el cactus, el escarabajo y las hierbas del desierto recogen agua condensada de la niebla nocturna, recogiendo gotitas del aire y filtrándolas a las raíces o reservorios, proporcionando suficiente hidratación para sobrevivir en un clima tan extremo.
Las gotas de agua se acumulan en las protuberancias impermeables que el escarabajo tiene en su espalda, luego se deslizan hacia la boca del escarabajo en la superficie plana entre las protuberancias.
Las hierbas del desierto recogen el agua en las puntas de sus hojas, luego canalizan el agua hacia sus sistemas de raíces a través de los canales en cada pala.
Los cactus recolectan agua en las púas situados en los extremos y después guían las gotitas por las espinas cónicas hasta la base de la planta.
El equipo de Bhushan estudió el método utilizado por estos tres seres vivos y se dio cuenta de que podían construir un sistema similar, aunque más grande, para permitir a los humanos extraer el agua de la niebla o la condensación nocturna.
Formas cónicas, las más eficientes
Comenzaron a estudiar las formas en que las diferentes superficies podrían acumular agua y qué superficies podrían ser las más eficientes. Usando impresoras 3D, construyeron superficies con golpes y púas, y luego crearon ambientes cerrados y con niebla utilizando un humidificador comercial para ver qué sistema recolectaba la mayor cantidad de agua.
La razón por la que sucede, dijo, es debido a un fenómeno físico llamado gradiente de presión de Laplace. El agua se acumula en la punta del cono, luego fluye por la pendiente del cono hasta el fondo, donde un deposito está esperando”
Con sus diferentes experimentos observaron que las formas cónicas recogen más agua que las formas cilíndricas, “lo que tenía sentido, dado lo que sabemos sobre el cactus”, dijo Bhushan. La razón por la que sucede, dijo, es debido a un fenómeno físico llamado gradiente de presión de Laplace. El agua se acumula en la punta del cono, luego fluye por la pendiente del cono hasta el fondo, donde un deposito está esperando.
También observaron que las superficies ranuradas movían el agua más rápidamente que las superficies lisas, las superficies ranuradas acumularon aproximadamente el doble de agua que las superficies sin ranurar.
El material de la superficie del escarabajo es heterogéneo, con manchas hidrófilas rodeadas de regiones hidrófobas, lo que permite que el agua fluya más fácilmente hacia la boca del escarabajo”
Los materiales de los conos fueron hechos de materia hidrófilas, aquellas que permitían que el agua forme gotas en lugar de absorberla. “El material de la superficie del escarabajo es heterogéneo, con manchas hidrófilas rodeadas de regiones hidrófobas, lo que permite que el agua fluya más fácilmente hacia la boca del escarabajo”, explica Bhushan.
El equipo de investigación también experimentó en una estructura que incluía múltiples conos y descubrió que se acumulaba más agua cuando las gotas de agua podían unirse entre los conos que estaban separados por uno o dos milímetros.
Por ahora el trabajo se ha realizado a nivel de laboratorio pero el objetivo del equipo científico es crear estructuras grandes en el desierto para poder acumular grandes cantidades de agua.
El suministro de agua es un tema de gran importancia, especialmente para las personas que viven en las zonas más áridas del mundo. Al utilizar tecnologías de inspiración biológica, podemos ayudar a enfrentar el desafío de proporcionar agua limpia a personas de todo el mundo de la manera más eficiente posible”
”El suministro de agua es un tema de gran importancia, especialmente para las personas que viven en las zonas más áridas del mundo”, dijo Bhushan. “Al utilizar tecnologías de inspiración biológica, podemos ayudar a enfrentar el desafío de proporcionar agua limpia a personas de todo el mundo de la manera más eficiente posible”.
Estudio científico de referencia:
‘Designing bioinspired surfaces for water collection from fog’ Dev Gurera and Bharat Bhushan. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences (2018).https://doi.org/10.1098/rsta.2018.0269