¿Se puede extraer agua potable del aire utilizando únicamente la luz del sol? Esa era la pregunta que había detrás de nuestro proyecto dentro del Programa de Apoyo a Start-ups de I+D para pymes de TÜBİTAK (1507), proyecto n.º 7230226, que se desarrolló de enero de 2023 a junio de 2024. En Innorma R&D, la start-up de I+D de Solimpeks con sede en la zona tecnológica InnoPark, desarrollamos un prototipo autónomo que capta la humedad atmosférica mediante energía solar, apoyándonos en varios años de trabajo en sistemas de refrigeración energéticamente eficientes y en captadores solares.
¿Cómo funciona el captador solar de agua atmosférica?
El sistema funciona con un ciclo día-noche. Un desecante adsorbe la humedad del aire durante la noche; durante el día, un calentador solar de aire (HGK) calienta el aire entrante para liberar esa humedad de la unidad de desecante (DNT), y un condensador refrigerado por aire (HSY) convierte el vapor en agua líquida. Las temperaturas de regeneración alcanzan hasta 90 °C.
Ensayamos tres vías de desecante:
| Prototipo | Desecante | Geometría | | --- | --- | --- | | A | Gel de sílice granular | Unidad cilíndrica | | B | Composite ACFF-LiCl (desarrollo propio) | Panal sinusoidal | | C | MOF-303 | Panal sinusoidal |
Los ensayos en cámara climática confirmaron la producción de agua, con rendimientos que variaban según la humedad y la temperatura, resultados que guiaron el trabajo de optimización durante el resto del proyecto.
¿Qué abarcaron los cuatro paquetes de trabajo?
PT1 — concepto y simulación. Esquemas de los prototipos y de las unidades de ensayo, modelos matemáticos EES de transferencia de calor y de masa, caudales de aire de 0,03–0,07 kg/s, SolidWorks para el diseño 3D y ANSYS CFD para afinar las geometrías (cilíndrica para A, panal sinusoidal para B y C). Condiciones de contorno: irradiación de 1000 W/m², 30 °C de temperatura ambiente, con un objetivo de rendimiento térmico del 50 % en el captador solar de aire.
PT2 — adquisiciones y construcción. Se obtuvieron cloruro de litio, sílice y MOF (con alternativas ante posibles retrasos); se construyó el captador solar de aire con absorbedores perforados; unidades de desecante en variantes de cilindro granular y de composite en capas; y el condensador como intercambiador de flujo cruzado. Las muestras de desecante mostraron una ganancia de peso por adsorción de hasta el 18 % en el fieltro de carbono.
PT3 — validación y optimización. Comparando las simulaciones con los primeros ensayos, optimizamos la unidad de desecante en 300 mm de ancho con 58 capas a un paso de 4 mm para obtener una baja pérdida de carga, iterando en los diseños de aletas y en las proporciones de LiCl para lograr una mejor cinética sin corrosión.
PT4 — el campo de pruebas. Ensayos en cámara climática a 15–35 °C y un 45–60 % de humedad relativa, registrados con sondas PT1000 y registradores de datos (adsorción durante la noche, desorción y condensación durante el día), además de monitorización al aire libre. Entre las correcciones realizadas por el camino figuran el sellado de fugas, controles de ventilador independientes y mejores juntas de las compuertas.
¿Con qué obstáculos nos topamos y qué ganamos?
Conseguir MOF-303 fue caro y complicado; tras una revisión bibliográfica que mostraba su potencial con baja humedad, nos decidimos por 2 kg. Las simulaciones sobreestimaron los rendimientos: los ensayos con un 50 % de HR y 26 °C dieron menos que los modelos, lo que apunta a pérdidas por viento o a un flujo desigual. La aglomeración del desecante y las fugas en las juntas obligaron a rediseños, como difusores perforados. Mantuvimos la construcción sencilla y destinamos el presupuesto a la instrumentación esencial.
Los frutos fueron tangibles. El captador solar de aire optimizado alcanzó su objetivo de 50 % de rendimiento, y los desecantes composite adsorbieron 1,2 g/g con un 70 % de HR. Los rendimientos fueron máximos en condiciones de ensayo húmedas, lo que apunta a las costas de Turquía y a Oriente Medio como aplicaciones prometedoras, y generamos un know-how duradero en validación CFD y en recetas de composites. Destaca un debate nocturno sobre la separación de las capas: 3 mm se obstruían en los prototipos, y pasar a 4 mm aumentó el flujo un 20 %. Los sistemas de accionamiento activo encajan en emplazamientos conectados a la red en lugares muy húmedos; el enfoque solar pasivo está pensado para su uso aislado de la red, donde brilla.
¿Quién necesita agua del aire?
Las personas de zonas rurales remotas donde el agua o la electricidad son difíciles de conseguir (agricultores que gestionan invernaderos, comunidades aisladas de las líneas de suministro), además de las zonas de catástrofe, donde el acceso rápido a agua limpia salva vidas, y los hogares que afrontan costes elevados por el agua embotellada o repartida. En el plano comercial, las regiones con estrés hídrico como Oriente Medio y África combinan abundante sol con fuentes de agua dulce limitadas. El mercado ha crecido con rapidez, y la actividad de patentes, liderada por EE. UU. y China, ha aumentado de forma acusada desde 2000, lo que deja espacio para nuestro propio enfoque.
Esta iniciativa apoyada por TÜBİTAK terminó con éxito en junio de 2024 y reafirma nuestro papel en la tecnología del agua: pequeñas instalaciones alimentadas por energía solar pueden captar agua del aire. Estamos buscando pilotos; póngase en contacto con nosotros si desea colaborar.
Lecturas adicionales
- Un estudio de 2024 sobre sistemas de sorbentes de accionamiento solar para obtener agua del aire, con ensayo de composites en entornos áridos
- Investigación de 2025 sobre sorbentes de carbono poroso derivado de MOF para la captación de agua atmosférica en condiciones áridas
- Una evaluación de 2024 del rendimiento a largo plazo de generadores de agua atmosférica de compresión de vapor en climas áridos
