Una pintura innovadora que enfría y recoge agua del aire

Investigadores de la Universidad de Sídney y la start-up Dewpoint Innovations desarrollaron un recubrimiento polimérico nanoingenierizado que puede enfriar pasivamente edificios y capturar agua directamente del aire, todo sin necesidad de energía. Esta invención podría ayudar a abordar la escasez global de agua y enfriar edificios, reduciendo la necesidad de sistemas que consumen mucha energía.

El equipo de investigación, liderado por la profesora Chiara Neto, creó un recubrimiento de polímero poroso que refleja hasta el 97% de la luz solar y radia calor al aire, manteniendo las superficies hasta 6° más frías que el aire circundante, incluso bajo la luz solar directa. Este proceso crea condiciones ideales para que el vapor de agua atmosférico se condense en gotas sobre la superficie más fría, de la misma manera que el vapor se condensa en el espejo del baño.

La profesora Neto, del Instituto Nano de la Universidad de Sídney y de la Escuela de Química, comentó que los hallazgos podrían tener implicaciones de gran alcance. "Esta tecnología no solo avanza la ciencia de los recubrimientos de techos fríos, sino que también abre la puerta a fuentes sostenibles, de bajo costo y descentralizadas de agua potable, una necesidad crítica ante el cambio climático y la creciente escasez de agua".

En un estudio al aire libre de seis meses realizado en el techo del Sídney Nanoscience Hub, se pudo recolectar rocío durante más del 32% del año, lo que podría proporcionar un suministro sostenible y predecible de agua incluso en períodos sin lluvia. En condiciones óptimas, los recubrimientos pueden cosechar hasta 390 mL de agua por metro cuadrado cada día, suficiente para satisfacer las necesidades diarias de una persona con una superficie de 12 metros cuadrados.

El estudio, publicado en Advanced Functional Materials, demuestra que el enfriamiento pasivo y la captura de agua atmosférica pueden integrarse en un material similar a la pintura para su uso a gran escala.

Las áreas de recolección más grandes significan que la pintura podría ser versátil en la industria: agua para animales, para la horticultura de plantas de alto valor, para su uso en enfriamiento mediante nebulización o para su uso en la producción de hidrógeno. (Se necesitan aproximadamente 9 litros de agua por kilogramo de hidrógeno en la electrólisis).

Enfriando la ciudad, gota a gota

A diferencia de las pinturas blancas tradicionales, los recubrimientos porosos, hechos de fluoruro de polivinilideno-co-hexafluoropropeno, o PVDF-HFP, no dependen de pigmentos reflectantes de ultravioleta como el dióxido de titanio.

"Nuestro diseño logra una alta reflectividad a través de su estructura interna porosa, ofreciendo durabilidad sin los inconvenientes ambientales de los recubrimientos a base de pigmentos", afirmó el Dr. Ming Chiu, autor principal del estudio y Director de Tecnología de Dewpoint Innovations.

"Al eliminar materiales que absorben UV, superamos el límite tradicional en la reflectividad solar mientras evitamos el deslumbramiento a través de la reflexión difusa. Este equilibrio entre rendimiento y comodidad visual facilita la integración y es más atractivo para aplicaciones en el mundo real".

Durante el ensayo al aire libre de seis meses, el equipo registró datos de enfriamiento y recolección de agua minuto a minuto, confirmando un rendimiento robusto sin degradación bajo el intenso sol australiano. Tecnologías similares han demostrado deteriorarse rápidamente.

Más allá de la recolección de agua, estos recubrimientos podrían ayudar a reducir los efectos de isla de calor urbano, disminuir las necesidades energéticas para la refrigeración y proporcionar fuentes de agua resilientes al clima en regiones que enfrentan un creciente estrés por calor y agua.

La profesora Neto, también miembro del Instituto Net Zero de la Universidad de Sídney, afirmó que la investigación también desafía la suposición de que la recolección de rocío solo funciona en climas húmedos.

"Si bien las condiciones húmedas son ideales, el rocío puede formarse incluso en regiones áridas y semiáridas donde la humedad nocturna aumenta. No se trata de reemplazar la lluvia, sino de complementarla, proporcionando agua donde y cuando otras fuentes se vuelven limitadas".

Del laboratorio al techo

Para llevar el descubrimiento del laboratorio a los techos, Dewpoint Innovations está desarrollando una formulación de pintura a base de agua que puede aplicarse utilizando rodillos o pulverizadores comunes.

"En Dewpoint, estamos orgullosos de asociarnos con la Universidad de Sídney para dar vida a este avance en la recolección pasiva de agua atmosférica a través de recubrimientos avanzados a base de pintura", dijo Perzaan Mehta, CEO de Dewpoint Innovations.

"Es una solución escalable y sin energía que transforma techos e infraestructuras remotas en fuentes confiables de agua limpia, ayudando a abordar un desafío urgente de nuestro tiempo".

Con más de 2 millones de hogares australianos ya recolectando agua de lluvia, la profesora Neto afirmó que los techos que recolectan rocío podrían complementar los sistemas existentes.

"Imagina techos que no solo se mantienen más frescos, sino que también producen su propia agua potable; esa es la promesa de esta tecnología", concluyó.

La innovación del grupo de Neto fue licenciada de la Universidad de Sídney en 2022 a la empresa emergente Dewpoint Innovations. Su traducción comercial representa un paso significativo hacia soluciones escalables y respetuosas con el medio ambiente para la recolección de agua y el enfriamiento pasivo, con aplicaciones potenciales en el entorno construido, la agricultura, comunidades remotas e infraestructura urbana.

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