Este material obtiene agua potable del aire y enfría con mayor eficiencia que los sistemas actuales

Investigadores en química y ciencia de los materiales de la Universidad de Kiel están colaborando con socios para desarrollar nuevas fuentes de agua para la región mediterránea. «Regiones como estas se enfrentan a un aumento de las temperaturas y a una disminución de las precipitaciones. Nuestro objetivo es desarrollar una tecnología respetuosa con el medio ambiente que convierta las moléculas de agua del aire en agua potable», afirma el profesor Norbert Stock, del Instituto de Química Inorgánica de la Universidad de Kiel. «Dos nuevos estudios, publicados recientemente en las revistas *Journal of Materials Chemistry A* e *Industrial & Engineering Chemistry Research*, muestran cómo se pueden producir grandes cantidades de este material y cómo se puede mejorar la eficiencia de los dispositivos de refrigeración». Además, se presenta un nuevo enfoque que permite al equipo obtener agua del aire de forma más eficiente y rápida que los sistemas anteriores.

Un material similar a una esponja con una estructura de alta tecnología

Los materiales pertenecientes a la clase de las estructuras metalorgánicas (MOF) se comportan de forma muy similar a una esponja: pueden adsorber grandes cantidades de agua en poco tiempo y liberarla de nuevo con la misma rapidez. Esto es posible gracias a su estructura extremadamente porosa, que contiene innumerables cavidades microscópicas interconectadas. La investigación fundamental en la que se basan estos materiales fue galardonada con el Premio Nobel de Química de 2025.

En Kiel, el equipo de Stock está optimizando la síntesis del MOF «CAU-10-H» específicamente para la adsorción de agua y la transformación de calor. El material recibe su nombre del lugar donde fue descubierto, en la Universidad de Kiel (CAU), de su número de material y del símbolo químico del hidrógeno. El CAU-10-H captura moléculas de agua en su estructura porosa a temperatura ambiente y con valores de humedad relativa ≥18 %, y las libera de nuevo a unos 70 °C. Al combinar el material con estructuras de carbono conductoras, los investigadores pueden acelerar aún más este proceso. El material compuesto resultante puede calentarse de forma eficiente utilizando electricidad o luz solar. Como resultado, libera el agua adsorbida con especial rapidez y funciona en ciclos cortos y repetibles. En condiciones secas, el sistema produce continuamente agua potable a partir del aire y alcanza una absorción de agua de hasta 0,17 gramos de agua por gramo de material. Los ciclos duran solo unas pocas horas, lo que permite un funcionamiento eficiente y continuo. En estas condiciones, un kilogramo de este material compuesto puede producir potencialmente hasta 1,8 litros de agua a partir del aire al día. «Esto hace que el material resulte especialmente atractivo para producir agua potable, incluso en regiones áridas», afirma el primer autor, Lasse Wegner.

Al mismo tiempo, el CAU-10-H también muestra un potencial considerable para aplicaciones de refrigeración. En los sistemas de refrigeración por adsorción, ofrece un rendimiento de refrigeración hasta tres veces superior al del gel de sílice, un desecante muy utilizado a base de dióxido de silicio. En el futuro, estos sistemas podrían aprovechar el calor residual, por ejemplo, de centros de datos o panaderías. Esto reduce significativamente el consumo energético de los sistemas de aire acondicionado en comparación con la tecnología actual y hace que la refrigeración sea más sostenible.

Del laboratorio a la producción industrial

«Descubrimos el CAU-10-H hace unos 15 años y, desde entonces, se han investigado sus posibles aplicaciones en todo el mundo», afirma Stock, que lleva más de dos décadas investigando los MOF.

Con el apoyo del Fondo de Validación de la Universidad de Kiel, el equipo ha logrado ahora trasladar la producción a escala piloto, el paso intermedio entre la investigación de laboratorio y la fabricación industrial. Bajo la dirección de Kalle Mertin, los investigadores produjeron unos 30 kilogramos de material, aproximadamente 60 veces más de lo que se había fabricado anteriormente en el laboratorio. Al mismo tiempo, han optimizado aún más el proceso de producción basándose en un análisis técnico-económico para demostrar que es posible alcanzar unos costes de fabricación de entre 12 y 14 dólares estadounidenses por kilogramo.

«Esto pone al alcance de la mano las aplicaciones prácticas de nuestros materiales», afirma Stock. «Hemos demostrado que no solo funcionan en el laboratorio, sino que también pueden producirse a una escala económicamente viable».