Unas tecnologías sorprendentes podrían facilitar el acceso al agua potable y resolver la crisis mundial del agua.
Más de 2.000 millones de personas en todo el mundo carecen de acceso al agua potable, según las Naciones Unidas. Ante la escasez natural de agua y las sequías acentuadas por el cambio climático, muchas personas tienen un acceso limitado al agua, mientras que otras sufren de suministros de agua contaminados. Muchos se enfrentan a ambos problemas.
Están surgiendo herramientas y técnicas imaginativas para generar agua y limpiarla. Los científicos han creado ordenadores con microcerebros para detectar la toxicidad, han eliminado el plomo de... H2O con electricidad y han construido un dispositivo de purificación sin energía que resiste los errores humanos.
Estas tecnologías podrían, en última instancia, proteger la salud de las personas en todo el mundo, ya sea en ciudades con tuberías contaminadas de plomo o en entornos rurales donde los pozos compartidos pueden secarse.
Cosechadora del desierto
Una de las fuentes de agua más ricas de la Tierra se esconde a la vista: el aire.
Menos del 0,001% de la humedad de la atmósfera podría suministrar 50 litros de agua a cada habitante de la Tierra, según el doctor Omar M. Yaghi, catedrático de química James y Neeltje Tretter de la Universidad de California en Berkeley.
El laboratorio de Yaghi ha desarrollado una nueva forma de aprovechar este inmenso e invisible recurso.
Han unido moléculas en estructuras que se asemejan a un andamiaje, con moléculas orgánicas como puntales y átomos de metal como juntas. Estos marcos metal-orgánicos, o MOF, tienen una superficie enorme: dos campos de fútbol doblados en un pellizco del tamaño de un guisante.
El cosechador de agua de plexiglás de Yaghis está lleno de MOF, que pueden extraer agua incluso del aire más seco del desierto. La caja se calienta cuando se expone a la luz solar, lo que hace que los MOF extraigan la humedad del aire, que luego se libera como agua lista para beber.
No hay ningún material en el mundo que absorba agua y la libere de esa manera, con una humedad muy baja, excepto los MOF, dice Yaghi.
Con sólo 200 gramos de MOF, la caja alimentada por energía solar puede cosechar más de un galón de agua al día.
La versión eléctrica puede repetir el ciclo de cosecha y liberación durante todo el día.
Detector de toxinas Bio-Brain
Los organismos unicelulares microscópicos pueden contener la clave de otro problema: una prueba fácil para la seguridad del agua.
Los microbios han evolucionado para reconocer y protegerse de las toxinas presentes en el agua que los humanos no pueden probar ni ver, como el arsénico, la E. coli y el plomo.
"Tienen algo así como un cerebro molecular genético que les ayuda a hacerlo", afirma el doctor Julius B. Lucks, profesor y catedrático asociado de ingeniería química y biológica de la Universidad Northwestern.
Los microbios tienen proteínas biosensoras, también llamadas biosensores, que se adhieren a las toxinas, proceso que activa un determinado gen, como el que bombea el plomo fuera del organismo.
Los investigadores descubrieron que podían extraer ciertos biosensores y recablear el ADN para producir un gen diferente: uno que brille en presencia del contaminante.
Luego editaron más proteínas biosensoras, rediseñándolas para que reaccionaran a niveles específicos de contaminación.
El producto final es un ordenador portátil de ADN: una fila de tubos de ensayo con proteínas liofilizadas. Cuanto mayor sea la contaminación de una muestra de agua, mayor será el número de tubos que brillarán...
Sólo si se cumplen ciertas condiciones, las moléculas finales de ADN se ensamblan y producen un color fluorescente, dice Lucks. Es algo mágico.
Dispensador de cloro a prueba de errores
El cloro es una poderosa herramienta para eliminar los patógenos del agua que causan enfermedades, pero puede ser complicado utilizarlo con eficacia. Los métodos habituales, como las pastillas de cloro y los dispositivos dispensadores con pomo, dejan un enorme margen para el error humano.
Los investigadores del Instituto de Medio Ambiente de Tufts querían facilitar el uso del cloro en fuentes de agua comunitarias compartidas en lugares que carecen de electricidad.
Su elegante solución sólo tiene dos componentes: una pequeña caja que se acopla al extremo de una tubería de agua y un depósito lleno de cloro líquido.
Muchos de los beneficios para la salud que descubrimos con el agua tratada requieren que se trate el agua todo el tiempo, dice Julie E. Powers, investigadora principal del dispositivo mientras estaba en Tufts y ahora estudiante de doctorado en ingeniería medioambiental en la UC Berkeley.
Como la caja tiene un diámetro más estrecho que la tubería, provoca un cambio de presión cuando el agua fluye a través de ella. Este cambio de presión, conocido como efecto Venturi, arrastra el cloro del depósito hacia la corriente de agua, por lo que ésta se trata automáticamente sin necesidad de electricidad...
Los investigadores instalaron el dispositivo Venturi en quioscos de agua de siete comunidades de Bangladesh y Kenia, donde el acceso al agua potable suele ser limitado. Tras seis meses de prueba, cinco comunidades optaron por adquirirlo.
Terapia de agua de choque
Aturdidos por la crisis del agua con plomo en Flint (Michigan), científicos y estudiantes del Instituto Tecnológico de Massachusetts reutilizaron su tecnología de desalinización para eliminar los metales pesados.
Ya habían descubierto cómo utilizar la electricidad para separar las impurezas del agua. Ese método, conocido como electrodiálisis de choque, puede eliminar grandes cantidades de sodio del agua de mar. Pero el sodio es un ingrediente esencial en el agua potable, donde se encuentra en concentraciones mucho menores, y el plomo puede ser difícil de eliminar sin eliminar todo lo demás.
El plomo es muy complicado. Si intentas filtrarlo con electricidad, puede jugar contigo y pegarse a las paredes o a las superficies del sistema que utilices, explica Mohammad A. Alkhadra, candidato a doctor en el Departamento de Ingeniería Química del Instituto Tecnológico de Massachusetts.
Su tecnología se basa en materiales porosos cargados eléctricamente, como trozos microscópicos de vidrio, que quedan atrapados en una carcasa de filtro como el carbón activado de un filtro Brita, y elimina el 95% del plomo.
Estos materiales aumentan la conductividad eléctrica del agua, poniendo en movimiento los iones de sodio y metal y dejando una zona purificada a su paso. Sólo el agua pura de esa zona se introduce en un depósito de agua potable.
El agua fue algo que crecí apreciando y reconociendo su valor, dice Alkhadra, que se crió en Arabia Saudí, un país asolado por la escasez de agua.
A medida que un número cada vez mayor de personas se enfrenta a la escasez y la contaminación del agua, es una mentalidad que muchos deben adoptar.
