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Investigadores de KAUST desarrollan un colector solar que extrae agua del aire en regiones áridas y además riega plantas sin energía externa.
En 2024, investigadores de la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), en Thuwal, Arabia Saudita, presentaron una tecnología que intenta transformar el propio aire seco en fuente de agua para la agricultura y el abastecimiento en regiones áridas. El sistema, descrito en un estudio publicado en Nature Communications el 24 de julio de 2024, utiliza un colector atmosférico impulsado por energía solar capaz de capturar vapor del aire y producir agua líquida de forma pasiva, sin electricidad de la red y sin mantenimiento manual constante.
Las pruebas de campo se realizaron en Thuwal, una región costera árida cerca del Mar Rojo, donde el calor intenso y la limitación hídrica hacen que la agricultura sea más desafiante. Según el estudio y la propia KAUST Discovery, en una publicación del 29 de julio de 2024, el sistema produjo 2 a 3 litros de agua por metro cuadrado por día en verano y 1 a 2,8 litros por metro cuadrado por día en otoño, además de demostrar su uso directo en la irrigación de col china cultivada en un ambiente árido.
Sistema de captación atmosférica utiliza energía solar para producir agua en regiones áridas
La tecnología desarrollada por KAUST pertenece a la categoría conocida como Atmospheric Water Harvesting, o recolección atmosférica de agua. El principio central consiste en capturar el vapor presente en el aire y transformarlo en agua líquida utilizable sin depender de fuentes convencionales como pozos profundos o desalinización industrial.
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El sistema funciona utilizando materiales higroscópicos capaces de absorber la humedad atmosférica durante los períodos más fríos y húmedos de la noche. Cuando sale el Sol, el calor natural generado por la radiación solar calienta el material y libera el agua acumulada, permitiendo la condensación y el almacenamiento en depósitos internos.
La diferencia del proyecto radica en su funcionamiento totalmente pasivo, ya que el equipo no depende de una red eléctrica externa, bombas industriales o sistemas mecánicos complejos para operar en regiones desérticas.
Colector solar logró producir hasta 3 litros de agua por metro cuadrado
Los resultados obtenidos durante las pruebas llamaron la atención principalmente por la eficiencia alcanzada en un ambiente extremadamente seco. Según el estudio publicado en Nature Communications, el equipo produjo entre 2 y 3 litros de agua por metro cuadrado por día durante el verano en Thuwal.
Durante el otoño, cuando las condiciones atmosféricas cambiaron parcialmente, la producción varió entre 1 y 2,8 litros por metro cuadrado diariamente.
Aunque el volumen aún es pequeño para el abastecimiento urbano a gran escala, los investigadores destacaron que el sistema fue diseñado para operar en regiones donde cualquier disponibilidad adicional de agua tiene una enorme importancia agrícola y humana.
Los números impresionan porque fueron obtenidos en una de las regiones más cálidas y áridas de Oriente Medio, donde la agricultura convencional normalmente depende de riego intensivo o desalinización costosa.
Agua extraída del aire fue utilizada para regar plantas en el desierto
Además de producir agua, los investigadores decidieron probar la aplicación práctica del sistema en agricultura experimental. El equipo utilizó el agua capturada por el colector atmosférico para regar plantas de col cultivadas directamente en un ambiente árido.
Las pruebas demostraron que el agua producida fue suficiente para sostener el crecimiento de las plantas durante el experimento. El sistema operó prácticamente solo, utilizando únicamente ciclos naturales de temperatura y radiación solar para captar y liberar agua diariamente.
Según los científicos, el objetivo era demostrar que las tecnologías de captura atmosférica pueden funcionar no solo como una curiosidad de laboratorio, sino también como una herramienta práctica para la agricultura en regiones con fuerte estrés hídrico. El experimento demostró que incluso los ambientes extremadamente secos todavía poseen suficiente humedad para sustentar la producción vegetal cuando los materiales correctos entran en acción.
Material higroscópico absorbe vapor atmosférico durante la noche
El funcionamiento del sistema depende principalmente de los llamados materiales higroscópicos. Estos compuestos poseen la capacidad natural de atraer y absorber moléculas de agua presentes en el aire atmosférico, incluso cuando la humedad relativa es relativamente baja.
Durante la noche, cuando las temperaturas disminuyen y la humedad sube parcialmente, el material comienza a capturar vapor invisible de la atmósfera. Al amanecer, la radiación solar calienta el sistema y provoca la liberación del agua acumulada para su condensación dentro del equipo.
La estructura utiliza principios relativamente simples de física térmica y transferencia de humedad. El sistema transforma las diferencias naturales entre la noche y el día en un mecanismo automático de producción de agua sin consumo convencional de energía.
KAUST intenta crear una alternativa para regiones dependientes de pozos profundos
Gran parte de las regiones áridas del planeta depende de acuíferos subterráneos cada vez más presionados por el consumo humano y agrícola. En varios países de Oriente Medio y Norte de África, los agricultores necesitan perforar pozos cada vez más profundos para encontrar agua utilizable.
El problema es que muchos acuíferos presentan una reducción gradual de volumen debido a la sobreexplotación y la baja recarga natural. Además, la desalinización tradicional exige una infraestructura gigantesca y un consumo energético elevado, lo que hace que la operación sea extremadamente cara para regiones pobres o aisladas.
La propuesta de KAUST es explorar una fuente alternativa prácticamente invisible: el agua ya presente en la atmósfera, incluso en ambientes considerados extremadamente secos.
La tecnología funciona sin red eléctrica ni mantenimiento constante
Otro punto destacado por los investigadores involucra la simplicidad operativa del equipo. El colector atmosférico fue diseñado para funcionar sin necesidad de conexión a la red eléctrica convencional.
El sistema tampoco depende de operadores permanentes o de un mantenimiento diario intenso. Esto amplía el potencial de uso en comunidades remotas, áreas agrícolas aisladas y regiones sin una infraestructura energética robusta.
Los científicos afirman que reducir la complejidad operativa es esencial para hacer viable este tipo de tecnología fuera de los laboratorios universitarios. Cuantas menos piezas móviles y menor necesidad de mantenimiento, mayor es la probabilidad de adopción en regiones vulnerables a la escasez hídrica.
La captura de agua atmosférica se ha convertido en una carrera global entre universidades y startups
En los últimos años, decenas de universidades y empresas han comenzado a competir por tecnologías de Recolección de Agua Atmosférica (Atmospheric Water Harvesting). Los investigadores trabajan con hidrogeles, estructuras metálicas orgánicas, materiales nanoporosos y sistemas térmicos capaces de extraer agua directamente del aire.
El avance de la crisis hídrica global ha acelerado el interés en este sector. Las regiones afectadas por sequías severas han comenzado a buscar soluciones capaces de complementar el suministro sin depender exclusivamente de ríos, embalses o agua subterránea.
KAUST figura entre los centros de investigación más activos en esta área debido a las condiciones climáticas extremas de Arabia Saudita. El desierto ha terminado transformándose en un laboratorio natural para tecnologías que intentan producir agua en ambientes donde prácticamente no existe en la superficie.
El sistema intenta transformar paredes y estructuras en «recolectores de agua»
Los investigadores afirman que futuras versiones de la tecnología podrán ampliarse para su integración en invernaderos, fachadas agrícolas y estructuras mayores de producción hídrica.
Como el sistema utiliza básicamente luz solar y materiales absorbentes, existe potencial para la construcción modular a gran escala. En teoría, superficies enteras podrían actuar en el futuro como recolectores atmosféricos de agua en regiones áridas.
Esto abre la posibilidad a nuevas formas de agricultura descentralizada en lugares considerados hostiles para el cultivo convencional. La idea central es transformar el propio ambiente seco en una fuente continua de agua utilizando solo física atmosférica e ingeniería de materiales.
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