La recolección de niebla puede parecer un trabajo caprichoso.

Después de todo, instalar redes gigantes a lo largo de las laderas y cimas de las montañas para atrapar agua de la nada suena más a una locura que a una ciencia. Sin embargo, la práctica se ha convertido en una vía importante para el agua potable para muchas personas que viven en climas áridos y semiáridos en todo el mundo.

Pasivo durable, y método efectivo de recolección de agua, La recolección de niebla consiste en atrapar las microscópicas gotitas de agua suspendidas en el viento que forman la niebla. La recolección de niebla es posible, y ha ganado fuerza en las últimas décadas, en áreas de África, Sudamerica, Asia, el medio Oriente, e incluso California. Como se ilustra en los titulares recientes de la cuenta regresiva de Sudáfrica hasta el "Día cero, "o el día en que se espera que se sequen los grifos de agua, La escasez de agua sigue siendo un problema creciente en todo el mundo. Los principales investigadores estiman ahora que dos tercios de la población mundial ya viven en condiciones de grave escasez de agua al menos un mes al año.

La recolección de niebla podría ayudar a aliviar esa escasez, y ahora un equipo de investigación interdisciplinario en Virginia Tech ha mejorado el diseño tradicional de las redes de niebla para aumentar su capacidad de recolección en tres veces.

Publicado en Interfaces y materiales aplicados ACS y parcialmente financiado por el Virginia Tech Institute for Creativity, Letras, y Tecnología, La investigación del equipo demuestra cómo una matriz vertical de cables paralelos puede cambiar el pronóstico para recolectores de niebla. En un diseño que los investigadores han denominado "arpa de niebla, “Estos alambres verticales arrojan diminutas gotas de agua de manera más rápida y eficiente que la red de malla tradicional utilizada en las redes de niebla.

"Desde el punto de vista del diseño, Siempre me ha parecido algo mágico que esencialmente puedas usar algo que se parece a la malla de una puerta mosquitera para convertir la niebla en agua potable. "dijo Brook Kennedy, profesor asociado de diseño industrial en la Facultad de Arquitectura y Estudios Urbanos y uno de los coautores del estudio. "Pero estos conjuntos de cables paralelos son realmente el ingrediente especial del arpa de niebla".

Las redes de niebla se han utilizado desde la década de 1980 y pueden producir agua limpia en cualquier área que experimente frecuentes, niebla en movimiento. A medida que el viento mueve las microscópicas gotas de agua de la niebla a través de las redes, algunos quedan atrapados en los cables suspendidos de la red. Estas gotas se acumulan y se fusionan hasta que tienen el peso suficiente para viajar por las redes y depositarse en los canales de recolección que se encuentran debajo. En algunos de los mayores proyectos de recolección de niebla, estas redes recolectan un promedio de 6, 000 litros de agua al día.

Sin embargo, El diseño de malla tradicional de las redes de niebla ha planteado durante mucho tiempo un problema de doble restricción para científicos e ingenieros. Si los orificios de la malla son demasiado grandes, las gotas de agua pasan sin engancharse en los cables de la red. Si la malla es demasiado fina, las redes atrapan más agua, pero las gotas de agua obstruyen la malla sin correr hacia el canal y el viento ya no se mueve a través de las redes.

Por lo tanto, las redes de niebla apuntan a un término medio, una zona de Ricitos de Oro de recolección de niebla:malla que no es demasiado grande ni demasiado pequeña. Este compromiso significa que las redes pueden evitar obstrucciones, pero no están atrapando tanta agua como podrían.

"Es un problema de eficiencia y la motivación de nuestra investigación, "dijo Jonathan Boreyko, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Biomédica y Mecánica de la Facultad de Ingeniería. Como coautor del estudio, Boreyko consultó sobre la teoría y los aspectos físicos del diseño del arpa de niebla.

"Ese régimen oculto de hacer los cables más pequeños pero sin obstruirlos es lo que estábamos tratando de lograr. Sería lo mejor de ambos mundos, " él dijo.

Dado que las gotas de agua atrapadas en una red de niebla se mueven hacia abajo con la gravedad, Boreyko planteó la hipótesis de que quitar los alambres horizontales de la red aliviaría parte de la obstrucción. Mientras tanto, Kennedy, que se especializa en diseño biomimético, encontró su inspiración para el arpa de niebla en la naturaleza.

"De media, las secuoyas costeras dependen del goteo de la niebla para aproximadamente un tercio de su ingesta de agua, ", dijo Kennedy." Estos árboles de secuoya que viven a lo largo de la costa de California han evolucionado durante largos períodos de tiempo para aprovechar ese clima brumoso. Sus agujas, como los de un pino tradicional, están organizados en un tipo de matriz lineal. No ves mallas cruzadas ".

Mark Anderson, a study co-author and then-undergraduate student in the Department of Mechanical Engineering, built several scale models of the fog harp with varying sizes of wires. Weiwei Shi, a doctoral student in the engineering mechanics doctoral program as well as the study's lead author, tested the small prototypes in an environmental chamber and developed a theoretical model of the experiment.

"We found that the smaller the wires, the more efficient the water collection was, " said Boreyko. "These vertical arrays kept catching more and more fog, but the clogging never happened."

The team has already constructed a larger prototype of the fog harp - a vertical array of 700 wires that measures 3 feet by 3 feet - in an effort led by Josh Tulkoff, study co-author and a then-undergraduate student in the industrial design program. They plan to test the prototype on nearby Kentland Farm.

Through its unique combination of science and design, the researchers hope the fog harp will one day make a big impact where it's needed most - in the bottom of the water bucket.