¿Qué obtienes cuando cruzas un enfoque novedoso para la recolección de agua con una ligera niebla? La respuesta:mucha más agua de la que esperabas.

El desarrollo del arpa de niebla, una combinación interdisciplinaria de Virginia Tech de ingeniería con diseño biomimético, se informó por primera vez en 2018. La esperanza detrás del desarrollo del arpa de niebla era simple:en áreas del mundo donde el agua es escasa pero la niebla está presente, extraer agua utilizable de la niebla podría convertirse en una opción sostenible. Si bien las redes de niebla ya están en uso, la eficiencia superior del arpa de niebla podría aumentar drásticamente el número de regiones en todo el mundo donde la recolección de niebla es viable. La diferencia radica en la asombrosa capacidad del arpa de niebla para obtener agua de una niebla menos densa que sus predecesoras.

El enfoque asociado ha sido una combinación de nuevo diseño con ciencia existente. La ciencia se inició con el profesor asistente Jonathan Boreyko del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Facultad de Ingeniería. Su grupo planteó la hipótesis del enfoque del arpa y caracterizó la ejecución de los prototipos de arpa. El desarrollo del diseño ha sido dirigido por el profesor asociado Brook Kennedy del Departamento de Diseño Industrial de la Facultad de Arquitectura y Estudios Urbanos. El desarrollo de productos y el conocimiento de los materiales de Kennedy llevaron el proyecto al punto en el que podría ser prototipado y probado en entornos del mundo real. La financiación inicial provino del Institute for Creativity, Letras, y Tecnología.

"Miles de millones de personas se enfrentan a la escasez de agua en todo el mundo, ", Dijo Kennedy." Creemos que el arpa de niebla es un gran ejemplo de un método relativamente simple, invención de baja tecnología que aprovecha el conocimiento de la naturaleza para ayudar a las comunidades a satisfacer sus necesidades más básicas ".

El diseño de "arpa" utiliza cables paralelos para recoger el agua ambiental de la niebla, mientras que la tecnología actual que se utiliza en todo el mundo se basa principalmente en una malla de pantalla. La teoría probada en laboratorio para el nuevo dispositivo era que los cables paralelos son más eficientes para recolectar agua, evitando atascos y mejorando el drenaje al colector. Las primeras pruebas a pequeña escala de los investigadores mostraron que en condiciones de niebla alta, sus arpas superaron a las de mallas en un factor de dos a uno.

Luego, las pruebas se trasladaron literalmente al campo. En los campos abiertos de la granja Kentland de Virginia Tech, El entonces estudiante de pregrado Brandon Hart construyó estructuras techadas para evitar que la lluvia afectara los hallazgos. Debajo de estas coberturas Las arpas de niebla se colocaron una al lado de la otra con tres cosechadoras de malla diferentes:una con un diámetro de alambre equivalente al arpa, uno con un tamaño de alambre más óptimo para la recolección, y uno que usa malla Raschel, una malla hecha de cintas de paneles planos en forma de V entre soportes horizontales. Esta malla en forma de V es actualmente la más popular entre los sitios de recolección de niebla de todo el mundo.

Mientras que en el laboratorio se utilizaron condiciones de niebla intensa, las condiciones reales de niebla que rodean a Virginia Tech son generalmente mucho más ligeras. Cuando comenzaron las pruebas de campo, Boreyko y Kennedy se mostraron escépticos de que la niebla disponible les proporcionaría la información que necesitaban para realizar las pruebas adecuadas. Quedaron gratamente sorprendidos.

Cuando la niebla comenzó a rodar sobre las colinas del New River Valley, las arpas de niebla siempre dieron resultados. En una fina niebla las tuberías de recogida de los colectores de malla estaban completamente desprovistas de goteos. Incluso a medida que aumentaba la densidad de la niebla, las arpas siguieron superando a sus compañeras. Dependiendo de la densidad de la niebla, esto varió desde el doble de producción hasta casi 20 veces.

Reuniendo estudios de laboratorio y datos de campo, Los investigadores determinaron que el potencial de recolección es el resultado de múltiples factores. El mayor de ellos es el tamaño de las gotas de agua recolectables entre la malla y el arpa. Para ser cosechado en ambos casos, el agua debe quedar atrapada en la malla o el arpa a medida que pasa el aire, viajando hacia abajo en los puntos de recogida por gravedad. Las arpas de niebla usan solo alambres verticales, creando un camino sin obstáculos para las caídas móviles. Colectores de malla, por el contrario, tener una construcción tanto horizontal como vertical, y las gotas de agua deben ser significativamente más grandes para cruzar las piezas horizontales. En pruebas de campo, Los recolectores de malla requerían rutinariamente gotas que alcanzaban un tamaño aproximadamente 100 veces mayor que las de las arpas antes de descender. El agua que nunca cae simplemente se evapora y no se puede recolectar.

"Ya sabíamos que en una densa niebla, podemos obtener al menos dos veces más agua, ", dijo Boreyko." Pero darnos cuenta en nuestras pruebas de campo de que podemos obtener hasta 20 veces más agua en promedio con una niebla moderada nos da la esperanza de que podemos mejorar drásticamente la amplitud de las regiones donde la recolección de niebla es una herramienta viable para descentralizarnos, agua dulce."