Los humanos pueden sobrevivir en los refugios más básicos, pueden juntar una comida con los ingredientes más humildes. Pero no podemos sobrevivir sin agua limpia. Y en lugares donde el agua es escasa: los desiertos del mundo, por ejemplo- llevar agua a las personas requiere hazañas de ingeniería y riego que pueden ser engorrosas y costosas.
Un par de nuevos estudios de investigadores de la Universidad Estatal de Ohio ofrece una posible solución, inspirada en la naturaleza.
"Pensamos: '¿Cómo podemos recolectar agua del aire ambiental que nos rodea?'", Dijo Bharat Bhushan, eminente erudito de Ohio y profesor de ingeniería mecánica Howard D. Winbigler en el estado de Ohio ". Entonces, observamos las cosasen la naturaleza que ya hace eso: el cactus, el escarabajo, las hierbas del desierto ".
Sus hallazgos fueron publicados el 24 de diciembre en la revista Transacciones filosóficas de la Royal Society . Los trabajos fueron en coautoría con Dev Gurera, estudiante de doctorado del estado de Ohio, y con el investigador de ingeniería del estado de Ohio, Dong Song.
El trabajo de Bhushan se centra en encontrar soluciones inspiradas en la naturaleza para los problemas sociales. En este caso, su equipo de investigación miró al desierto para encontrar vida que sobreviva a pesar del acceso limitado al agua.
El cactus, el escarabajo y los pastos del desierto recogen agua condensada de la niebla nocturna, recogiendo gotitas del aire y filtrándolas a las raíces o depósitos, proporcionando suficiente hidratación para sobrevivir.
Las gotas de agua se acumulan en las protuberancias repelentes al agua sin cera en la espalda de un escarabajo, luego se deslizan hacia la boca del escarabajo en la superficie plana entre las protuberancias. Las hierbas del desierto recogen agua en sus puntas, luego canalizan el agua hacia sus sistemas radicularesa través de canales en cada hoja. Un cactus recoge agua en sus puntas de púas antes de guiar las gotas hacia las espinas cónicas hacia la base de la planta.
El equipo de Bhushan estudió cada uno de estos seres vivos y se dio cuenta de que podían construir un sistema similar, aunque más grande para permitir a los humanos extraer agua de la niebla o la condensación nocturna.
Comenzaron a estudiar las formas en que diferentes superficies podrían recolectar agua, y qué superficies podrían ser las más eficientes. Usando impresoras 3D, construyeron superficies con protuberancias y púas, luego crearon entornos cerrados y con niebla utilizando un humidificador comercial para ver qué sistemareunió la mayor cantidad de agua.
Aprendieron que las formas cónicas acumulan más agua que las formas cilíndricas, "lo que tenía sentido, dado lo que sabemos sobre el cactus", dijo Bhushan. La razón que sucede, dijo, es debido a un fenómeno físico llamado Laplacegradiente de presión. El agua se acumula en la punta del cono, luego fluye por la pendiente del cono hacia el fondo, donde está esperando un depósito.
Las superficies ranuradas movieron el agua más rápidamente que las superficies sin ranurar, "lo que parece obvio en retrospectiva, debido a lo que sabemos sobre el césped", dijo Bhushan. En los experimentos del equipo de investigación, las superficies ranuradas reunieron aproximadamente el doble de agua que las superficies sin ranurar.
Los materiales de los conos también estaban hechos. Las superficies hidrofílicas, aquellas que permitían que el agua se acumulara en lugar de absorberla, reunían la mayor cantidad de agua.
"El material de la superficie del escarabajo es heterogéneo, con manchas hidrofílicas rodeadas de regiones hidrofóbicas, lo que permite que el agua fluya más fácilmente a la boca del escarabajo", explicó 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 conos que tenían uno o dos milímetros de separación. El equipo continúa esos experimentos, dijo Bhushan.
El trabajo hasta ahora se ha realizado a nivel de solo laboratorio, pero Bhushan visualiza el trabajo ampliado, con estructuras en el desierto que podrían recoger agua de la niebla o la condensación. Esa agua, él piensa, podría complementar el agua de los sistemas públicoso pozos, ya sea casa por casa, o en toda la comunidad.
Existe un precedente para la idea: en áreas de todo el mundo, incluido el desierto de Atacama en Chile, las grandes redes capturan el agua de la niebla y la recogen en depósitos para que los agricultores y otros la utilicen. Esas redes podrían no ser la forma más eficiente deaprovechando el agua del aire, cree Bhushan.
"El suministro de agua es un tema de importancia crítica, especialmente para las personas de las partes más áridas del mundo", dijo Bhushan. "Mediante el uso de tecnologías bioinspiradas, podemos ayudar a abordar el desafío de proporcionar agua limpia a personas de todo el mundo", de la manera más eficiente posible "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Ohio . Original escrito por Laura Arenschield. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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