Hace ya un tiempo que los aerogeles protagonizaron uno de nuestros artículos. Fue en febrero de 2021, cuando divulgamos lo que estaba pasando en ese micropaís tan necesitado de agua, porque no la tiene en su seno, que es Singapur Se trataba de un aerogel esponjoso que transforma moléculas de vapor de agua en agua líquida. Además, esta transformación no necesita ninguna fuente de alimentación ni tampoco instalaciones móviles. Hoy, hay más novedades que con placer les hacemos llegar en este artículo. Se trata de los aerogeles de clara de huevo.

Todo empezó en el todavía cercano año 2018, cuando el químico jordano-estadounidense Omar Yaghi fue premiado por desarrollar materiales muy porosos capaces de retener CO₂ y obtener agua del seco vapor del aire desértico. El desarrollo partía de las investigaciones realizadas en la década de los 90 del pasado siglo sobre los MOF (metal organic frameworks) y los COF (covalent organic frameworks).

Nacieron los aerogeles, que son materiales sólidos muy, muy ligeros cuya estructura es porosa y que poseen una elevada capacidad de retención de aire o líquidos. Están compuestos principalmente por un gel en el que el líquido se reemplaza por gas. Y así se obtiene un sólido cuyo 90% es aire.

Al ser tan porosos, su densidad es muy reducida. Sin embargo su resistencia al calor es enorme,. Y pueden fabricarse con diversos materiales entre los que destacan la sílice, el tan de moda grafeno y el carbono.

Por todo lo expuesto, son ideales para colaborar activamente cuando el agua escasea. Porque son muy absorbentes, ligeros y fáciles de transportar. Además pueden formar parte de materiales aislantes. Para que el agua no se escape.

Debido a su alta capacidad de retención de líquidos, los aerogeles pueden absorber grandes cantidades de agua en relación a su peso y tamaño. Esto los convierte en materiales prometedores para su uso en la agricultura, donde pueden ser utilizados para retener y liberar agua gradualmente a las plantas, reduciendo así la necesidad de riego frecuente.

Actualmente, ya se usan como parte de materiales aislantes para techos y paredes. Evitan que el calor se escape de casa . Pero también están en productos absorbentes para la ropa y los zapatos. Y así, nos evitan la humedad y las consecuencias nefastas del sudor a altas temperaturas.

En nuestro caso, nos interesan sobre todo por su ya aludida facilidad para almacenar agua. Cuando llueve o cuando la vertemos. Y con esa agua, ayudamos a los recursos naturales a agotarse más tarde. Sin embargo, lo que esperamos de ellos cuanto antes es que nos permitan disponer de agua limpia

Además de lo que relatamos de Singapur, hay otros ejemplos. En Kenia, la empresa Aquifer Power los usa para almacenar agua y hacérsela llegar a personas que carecen de recursos hídricos regulares y limpios.

Por su parte, en EEUU, Soprema está utilizando aerogeles para crear materiales aislantes para techos y paredes. Estos materiales se están utilizando para reducir la pérdida de calor en los hogares y edificios, lo que puede ayudar a ahorrar agua.

Y en China, Sinopeclos usa aerogeles para crear materiales que desalinicen el agua marina, que se convierte en potable para abastecer a poblaciones costeras sin más recursos cercanos que el agua del mar. Gracias a su estructura porosa, son excelentes filtros para atrapar contaminantes y partículas sólidas en el agua.

Sin embargo, aún no podemos cantar victoria. Porque aunque los aerogeles muestran un gran potencial en la conservación y el uso del agua, su implementación a gran escala aún enfrenta desafíos técnicos y económicos. Por fortuna, como comprobaremos a continuación, la investigación y el desarrollo continúan avanzando en este campo con el objetivo de encontrar soluciones innovadoras para abordar la escasez de agua.
Una de ellas sale de los investigadores de Princeton Engineering. Han conseguido un avance significativo en el desarrollo de un nuevo material que puede eliminar de manera económica la sal y los microplásticos del agua de mar utilizando claras de huevo. El material, ya lo habrán adivinado, es un aerogel. El equipo de Craig Arnold y Susan Dod Brown, del laboratorio de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial en Princeton, es el que mse ocupa de dar su minuto de gloria a los aerogeles. Y ahora, con la participación estelar de la clara de huevo.

Cuentan los diarios locales que todo se inició durante una reunión de profesores, cuando Arnold observó atentamente la rebanada de pan de su sándwich. Entonces se encendió la bombilla. Se le ocurrió encargar a su equipo que creara diferentes recetas de pan mezcladas con carbón para ver si podían recrear la estructura de aerogel que estaba buscando. Después de varios intentos fallidos, el equipo siguió eliminando ingredientes hasta que solo quedaron las claras de huevo. Y con ellas fabricaron la estructura deseada del aerogel, con láminas de grafeno estiradas a través de redes de fibra de carbono.

Las claras de huevo son un sistema complejo de proteína casi pura, que cuando se liofilizan y se calientan a 900ºC en un ambiente sin oxígeno, crean una estructura de hebras interconectadas de fibras de carbono y láminas de grafeno. Y hace nueve meses publicaron un artículo en Materials Today, en el que demostraron que el material resultante puede eliminar la sal y los microplásticos del agua de mar con una eficiencia del 98 % y el 99 %, respectivamente.

Además, el material es muy barato de producir y posee una elevada eficiencia energética de uso. Si se compara con la ósmosis inversa, gana siempre. Porque ésta consume mucha energía y bastante agua. Mientras que los aerogeles de clara de huevo solo necesitan a la fuerza de la gravedad para funcionar y no gastan casi agua. Las aplicaciones potenciales del material también incluyen almacenamiento de energía y aislamiento

Adelantándose a las voces críticas respecto a que se necesitarían muchos huevos para aerogeles y la humanidad los necesita para alimentarse, su respuesta fue la siguiente. «Este aerogel no solo se puede hacer con clara de huevo, sino también con otras proteínas. Por eso pueden producirse enormes cantidades sin que nos quedemos sin huevos. Y a un precio relativamente bajo«.

Ahora están intentando dar un paso más y por eso investigan cómo se puede mejorar el proceso de fabricación para que puedan usarse en la potabilización del agua a gran escala. Aunque podemos estar satisfechos hasta hoy, ya que nuestro aerogel G-CF supera a todos los materiales que le puedan hacer competencia. Porque captura el 98,2 % de las impurezas iónicas y el 99,9 % de la contaminación nano/microplástica del agua de mar.

Sin duda, ha sido un gran avance por un lado identificar el mecanismo de transformación de las proteínas de la clara de huevo a nivel molecular y por otro calibrar con certeza lo que puede llegar a quedarse en los filtros.

En resumen: Los aerogeles de clara de huevo se fabrican añadiendo un agente espumante a la clara de huevo y la mezcla para formar burbujas. Las burbujas se llenan de aire y luego la mezcla se seca para formar un aerogel. Sus propiedades principales son la ligereza, la gran capacidad de absorción y el enorme potencial de aislamiento térmico. Por ello son ideales para aplicaciones de construcción y agricultura.

Sus campos de aplicación son:

• Potabilización : Tanto de agua de mar, como superficial o de la lluvia . Son capaces de absorber contaminantes y bacterias, potabilizando el agua .
• Agricultura: Los aerogeles de clara de huevo se pueden utilizar para mejorar la calidad del suelo y el crecimiento de las plantas. Son capaces de retener agua y nutrientes, lo que ayuda a las plantas a prosperar en condiciones secas.
• Construcción: Los aerogeles de clara de huevo se pueden utilizar para mejorar el aislamiento térmico de los edificios. Son capaces de bloquear el calor del verano y el frío del invierno, lo que puede ayudar a reducir los costos de energía.

Estos son solo algunos ejemplos de cómo se utilizan los aerogeles de clara de huevo. A medida que la tecnología de los aerogeles siga desarrollándose, es probable que se utilicen en una variedad de aplicaciones para hacer el mundo un lugar mejor.

Se abre así la esperanza a que este material innovador ayude a paliar la escasez del agua actual y futura. Porque en nuestro planeta, más de 2200 millones de personas carecen de acceso a agua potable. Y la ONU prevé para 2025, que la la mitad de la población mundial padezca escasez del recurso

Mejor no lanzar todavía las campanas al vuelo, porque estos aerogeles aún se encuentran en la etapa de desarrollo y necesitan todavía ajustes finos antes de que puedan usarse a mayor escala. Dejemos trabajar al equipo de Princeton.

Lorenzo Correa

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