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Cactus y escarabajos sirven de inspiración para recolectar agua en el desierto

  • Cactus y escarabajos sirven inspiración recolectar agua desierto
    (Imagen: Universidad Ohio State).

Un nuevo método para recolectar agua del medio ambiente en el desierto se ha inspirado en plantas e insectos adaptados a vivir en estas condiciones extremas, de acceso limitado al líquido elemento.

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.

Las gotas de agua se acumulan en 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 el agua en sus puntas, luego canalizan el agua hacia sus sistemas de raíces a través de los canales en cada hoja. Un cactus recolecta agua en sus puntas de púas antes de guiar las gotitas por las espinas cónicas hasta la base de la planta.

El equipo de Bharat Bhushan, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Ohio State, 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 el agua de la niebla o la condensación durante la noche. El estudio se publicó en 'Philosophical Transactions of the Royal Society'.

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 protuberancias y púas, y luego crearon ambientes cerrados y con niebla utilizando un humidificador comercial para ver qué sistema recolectaba la mayor cantidad de agua.

Un cactus recolecta agua en sus puntas de púas antes de guiar las gotitas por las espinas cónicas hasta la base de la planta.

Aprendieron 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 reservorio está esperando.

Las superficies ranuradas movían el agua más rápidamente que las superficies no rectificadas, "lo que parece obvio en retrospectiva, debido a lo que sabemos sobre el pasto", dijo Bhushan. En los experimentos del equipo de investigación, las superficies ranuradas acumularon aproximadamente el doble de agua que las superficies sin ranurar.

En cuanto a los materiales, las superficies hidrófilas, aquellas que permitían que el agua formara gotas en lugar de absorberla, acumulaban la mayor cantidad de agua.

"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", 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 los conos que estaban separados por uno o dos milímetros. El equipo continúa esos experimentos, dijo Bhushan.

Hasta ahora, el trabajo se ha realizado solo a nivel de laboratorio, pero Bhushan prevé que el trabajo se amplíe, con estructuras en el desierto que podrían acumular agua de la niebla o la condensación. Piensa que esa agua podría complementar el agua de los sistemas o pozos públicos, ya sea casa por casa o a nivel comunitario.

Existe un precedente para la idea: en algunas zonas, incluyendo el Desierto de Atacama en Chile, grandes redes capturan el agua de la niebla y la recogen en reservorios para que los granjeros y otros los utilicen. Pero esas redes podrían no ser la forma más eficiente de aprovechar 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. "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".

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