Pasado presente y futuro de las tecnologías para ahorro de agua: una larga historia por contar
Nuestro planeta se está haciendo cada vez más árido, por lo que es esencial buscar tecnologías de ahorro de agua que nos peritan aprovechar al máximo la poca de la que disponemos
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El agua es el tesoro más preciado del que disponemos. Lo es en cualquier parte del mundo, pero sobre todo en regiones áridas. Estas, hasta hace no demasiado tiempo, eran regiones contadas, pero el cambio climático está llevando a que la sequía se convierta en el orden del día en otros muchos puntos del planeta. Por eso, si bien antes ya eran necesarias, ahora las tecnologías para ahorro de agua son vitales.
Es justamente en esos lugares con una larga tradición de aridez donde llevan tiempo investigando en su desarrollo. Hay opciones que aprovechan el agua procedente de la humedad de la atmósfera. Otras, en cambio, exprimen la poca agua que todavía queda bajo ese suelo agrietado por la falta de su más preciado líquido.
No importa si la solución viene del aire o de lo más profundo de la tierra. Las tecnologías para ahorro de agua serán cada vez más necesarias a medida que avance el calentamiento global. Y como no podía ser menos, la inteligencia artificial se ha añadido a la ecuación para aprovechar hasta la última gota de agua, sea cual sea su origen. Son muchas las tecnologías para ahorro de agua que se siguen usando en la actualidad. Pero, antes de verlas, comencemos por el principio de la historia.
Hace mucho, mucho tiempo…
Las civilizaciones más avanzadas de la antigüedad nacieron a la orilla de los ríos por razones obvias. China, al margen del río Amarillo, Mesopotamia, entre el Tigirs y el Éufrates, o Egipto, con el Nilo, son algunos ejemplos. Sin embargo, a medida que las poblaciones fueron aumentando, las ciudades se extendieron y la humanidad fue aprendiendo sobre nuevas tecnologías para ahorro de agua (las que eran nuevas para esa época), se comenzaron a establecer civilizaciones igualmente importantes en zonas mucho más áridas. Es, por ejemplo, el caso de la antigua Persia. Lo que hoy se conoce como Irán.
Allí, en el siglo V antes de Cristo se implantaron las qanats, unos sistemas de galerías que recogían agua subterránea por medio de un túnel que la conducía por gravedad, para emerger finalmente donde el nivel de la superficie es menor que el del acuífero. Ya no eran necesarios los ríos o manantiales para obtener agua. Los sumerios ya habían cavado pozos miles de años antes, pero desviaban el agua de ríos y embalses. Los persas podían aprovechar la subterránea. Este sistema se hizo tan famoso que pronto se extendió por otros países. Actualmente hay unos 22.000 qanats en todo el mundo, en países como India, Egipto, Estados Unidos o España. Algunos de ellos, de hecho, se siguen utilizando para recoger agua para el riego.
Las tecnologías para ahorro de agua no han cambiado tanto
En la actualidad, el agua subterránea sigue siendo un recurso muy preciado en zonas áridas. Pero desgraciadamente puede no ser suficiente, ya que esas zonas áridas son cada vez más abundantes. Actualmente, se considera que la aridez afecta al 40,6 % de la superficie terrestre, excluyendo la Antártida. Además, según un informe reciente de la Convención de las Naciones Unidas para la Lucha contra la Desertificación, es un porcentaje que ha aumentado sobre todo en las tres últimas décadas y que lo seguirá haciendo en las posteriores.
Actualmente, se considera que la aridez afecta al 40,6 % de la superficie terrestre
Con respecto a la población, en 2020 había 2.300 millones de personas viviendo en zonas consideradas áridas. Una cifra que, para 2100, podría aumentar hasta los 5.000 millones. Debe sacarse agua de debajo de las piedras, como hacían en la antigua Persia, y eso es lo que siguen haciendo en muchos países expuestos a este clima.
En Arabia Saudí, por ejemplo, se emplean pivotes centrales que extraen agua del subsuelo para regar los cultivos. Pero esta agua también es finita. Por eso, en 2021 un equipo de científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdalá puso en marcha un sistema de nuevas tecnologías para el ahorro de agua en el que no se cambia el sistema de riego, pero sí se optimiza. Usaron, por un lado, una serie de satélites que, unidos a modelos de la hidrología del suelo y de predicciones meteorológicas, establecían los lugares óptimos para extraer agua. Además, a ello se añadieron una serie de sensores que analizan en conjunto datos como la tasa de evaporación, los patrones de los cultivos o la temperatura superficial para estudiar el momento exacto en el que se debe extraer esa agua. Esto es muy importante. Cuando el agua es un bien escaso, se debe usar únicamente cuando y donde es necesaria.
Si no puedes en la tierra, pásate al aire
Sin duda, las tecnologías para ahorro de agua más estudiadas en la actualidad son las que extraen este preciado líquido de la atmósfera.
Esto se hace a través de redes de recolección que, desgraciadamente, presentan algunos inconvenientes. Por ejemplo, si son muy gruesas, no se pueden extraer las gotas de agua más pequeñas. En cambio, si son muy finas, se obstruyen. Para buscar una solución a este problema, en 2018 un equipo de científicos del Virginia Tech Institute for Creativity, Arts and Technology desarrolló un sistema inspirado en las secuoyas costeras de California, cuyas agujas son muy eficientes absorbiendo el agua del aire. Pensaron que, como ellas, podrían utilizar un sistema de agujas alargadas para aprovechar mejor la humedad.
Tras estudiar la estructura de sus agujas, desarrollaron un sistema en forma de arpa compuesto por hilos ultradelgados, colocados en paralelo. Esto permite que todas las gotas desciendan por los hilos de una forma mucho más eficiente. Tanto, que llegaron a recolectar 3 veces más agua que con los sistemas tradicionales.
Eso sí, hay otros sistemas mucho más sencillos que resultan bastante útiles hoy en día. Sistemas que surgieron por algo tan curioso como un error histórico.
Si vas a cometer errores, al menos saca provecho de ellos
Corría el año 1900 cuando Friedrich Zibold, un ingeniero ruso que trabajaba como guarda forestal en el área de la antigua ciudad griega de Teodosia, descubrió algo que llamó su atención. En una zona boscosa cercana al pueblo, ocultos por la maleza, había 13 montones de piedras de forma cónica, cada uno con 10 metros de altura, cubriendo un área de 900 metros cuadrados. Junto a ellos, además, encontró lo que parecían fragmentos de tuberías antiguas de terracota que se extendían hacia una serie de pozos y fuentes ubicados dentro de la ciudad.
Sin tener el más mínimo conocimiento de arqueología, Zibold pensó que aquellos montones de piedras deberían actuar como condensadores que tomarían el agua del del aire y la dirigirían a la ciudad a través de las tuberías. Incluso calculó que se podrían obtener más de 54.000 litros de agua al día. Esto sería posible gracias a que las piedras, muy frías durante la noche, serían capaces de disminuir la temperatura del vapor de agua y pasarlo a estado líquido. Ya líquida, el agua fluiría por la torre de piedras hasta llegar a las tuberías, que la llevarían hasta su destino.
Nadie le creía, así que construyó su propio condensador imitando aquellos viejos montones de piedra. Su condensador tenía 6 metros de altura y 8 metros de diámetro en su parte superior. Estaba rodeado de un muro de 1 metro de altura y 20 metros de ancho que creaba un área en forma de cuenco donde se recogería el agua. Para construirlo utilizó piedras extraídas de la costa. Algo que, por cierto, no es nada recomendable si no queremos alterar los ecosistemas de la zona y acabar con la barrera natural que protege las playas de la fuerza del oleaje.
Su condensador funcionó. Cada día se obtenían 360 litros de agua, y se empezaron a construir otros pozos de aire parecidos. Con el tiempo se comprobó que, probablemente, aquellas montañas de piedra no tenían nada que ver con el agua. Posiblemente ni siquiera eran tan antiguas como él creía. Pero el pozo aéreo ya se había inventado.
Desgraciadamente, era muy poco eficiente, por lo que se le fueron haciendo mejoras. La principal fue la introducción de una fuente de energía para enfriar más activamente el aire circundante. Además, hoy en día los hay incluso que utilizan la nanotecnología para obtener resultados mejores.
Entonces, ¿cuál es la situación actual de las tecnologías para ahorro de agua?
La situación no está como para desperdiciar tecnologías para ahorro de agua. Por eso, incluso muchas de las que se empleaban en el pasado se siguen usando hoy en día, con algunas actualizaciones.
Así, en la actualidad hemos llegado a una especie de compendio de los métodos tradicionales, con la introducción de las tecnologías para ahorro de agua más punteras de la actualidad. Los sistemas de recolección de agua atmosférica que normalmente se usan constan de cinco partes.
- Por un lado, la unidad de condensación, que funciona casi como los pozos aéreos de Zibold. Básicamente, convierte el aire húmedo en agua líquida al enfriarlo por debajo del punto de rocío. Buena parte de esa agua se destinará también a su consumo, no solo al riego
- El segundo componente de estos sistemas son los filtros que eliminan posibles impurezas o sustancias contaminantes
- Ya con el agua limpia, si va a estar destinada al consumo pasa por una cámara de mineralización, que le añade los minerales necesarios para que se parezca a un agua de manantial
- Después se esteriliza
- Y, para terminar, ya puede pasar al sistema de almacenamiento y distribución
Hoy en día también se usan sistemas de adsorción-desadsorción. Estos consisten en el uso de polímeros higroscópicos. Es decir, materiales muy porosos, capaces de atraer el agua a su alrededor y captarla en su interior.
Una vez que acumulan suficiente agua, se utiliza una fuente de energía, que puede ser el propio Sol, para desadsorber el agua. Se retira de esos poros y, a continuación, se pasa a un sistema de tuberías para el uso que más convengan.
Estos polímeros, ya libres, pueden volver a usarse las veces que sea necesario. Hay algunos expertos que no están muy a favor de este sistema, pues consideran que no recoge suficiente agua de la atmósfera para que sean viables. No obstante, con los años se están estudiando nuevos materiales, cada vez más eficientes.
Si no sabes aprovechar todo esto, pregúntale a la IA
Ya hemos visto que las tecnologías para ahorro de agua tienen miles de años, aunque se han ido mejorando. El problema es que, a la vez que se han perfeccioando, el cambio climático ha recrudecido la aridez de nuestro planeta, por lo que no damos abasto. No hay bastante agua y es necesario aprovecharla de forma óptima.
Es ahí donde entra en juego la Inteligencia Artificial como ayuda a las tecnologías para ahorro de agua. Igual que hemos visto que en Arabia Saudí usan sensores para determinar cuándo es realmente necesaria la poca agua que hay bajo el suelo, existen otros sensores que, unidos a algoritmos de IA, pueden predecir la demanda de agua en una comunidad o los requerimientos de distintos cultivos. Así, no solo se calcula dónde se necesita el agua, sino que se automatiza para que esta se dirija justo al lugar adecuado.
Y es que la historia de la aridez y la búsqueda de agua en el desierto es muy antigua, pero hoy en día tenemos un as bajo la manga que no teníamos entonces. La mejor opción es aprovecharlo, aunque, como dijo el tío de Spiderman, un gran poder conlleva una gran responsabilidad. Usemos la IA para lo que es realmente necesaria. El agua es un buen lugar por el que empezar.
