Utilizando un hidrogel único, científicos de Arabia Saudí han creado un sistema impulsado por energía solar que cultiva con éxito espinacas utilizando agua extraída del aire y produciendo electricidad. El diseño de prueba de concepto, descrito en la revista ‘Cell Reports Physical Science’, ofrece una estrategia sostenible y de bajo coste para mejorar la seguridad alimentaria y del agua de las personas que viven en regiones de clima seco.

«Una fracción de la población mundial aún no tiene acceso a agua limpia o a energía verde, y muchos de ellos viven en zonas rurales con clima árido o semiárido», recuerda el autor principal Peng Wang, profesor de ciencia e ingeniería ambiental en la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST).

«Nuestro diseño fabrica agua a partir del aire utilizando energía limpia que se habría desperdiciado y es adecuado para granjas descentralizadas a pequeña escala en lugares remotos como desiertos e islas oceánicas», añade.

El sistema, denominado WEC2P, está compuesto por un panel solar fotovoltaico colocado sobre una capa de hidrogel, que se monta sobre una gran caja metálica para condensar y recoger el agua. Wang y su equipo desarrollaron el hidrogel en sus investigaciones anteriores, y el material puede absorber eficazmente el vapor de agua del aire ambiente y liberar el contenido de agua cuando se calienta.

Los investigadores utilizaron el calor residual de los paneles solares al generar electricidad para expulsar el agua absorbida del hidrogel. La caja metálica de abajo recoge el vapor y condensa el gas en agua. Además, el hidrogel aumenta la eficiencia de los paneles solares fotovoltaicos hasta en un 9% al absorber el calor y reducir la temperatura de los paneles.

El equipo realizó una prueba de cultivo de plantas utilizando el WEC2P en Arabia Saudí durante dos semanas en junio, cuando hacía mucho calor. Utilizaron el agua recogida únicamente del aire para regar 60 semillas de espinacas de agua plantadas en una caja de cultivo de plástico.

A lo largo del experimento, el panel solar, con un tamaño similar al de la parte superior de un pupitre de estudiante, generó un total de 1.519 vatios-hora de electricidad, y 57 de las 60 semillas de espinacas de agua brotaron y crecieron normalmente hasta alcanzar los 18 centímetros. En total, se condensaron unos 2 litros de agua del hidrogel durante el periodo de dos semanas.

«Nuestro objetivo es crear un sistema integrado de energía limpia, agua y producción de alimentos, especialmente la parte de creación de agua en nuestro diseño, que nos diferencia de la agrofotovoltaica actual», dice Wang. Para convertir el diseño de la prueba de concepto en un producto real, el equipo tiene previsto crear un hidrogel mejor que pueda absorber más agua del aire.

«Asegurarse de que todos los habitantes de la Tierra tengan acceso a agua limpia y a energía limpia asequible forma parte de los Objetivos de Desarrollo Sostenible establecidos por las Naciones Unidas –señala Wang–. Espero que nuestro diseño pueda ser un sistema descentralizado de energía y agua para iluminar los hogares y regar los cultivos».