Cómo obtener agua del aire: una guía clara sobre las tecnologías que lo hacen posible

Introducción

El acceso al agua potable es uno de los retos globales más urgentes. Actualmente, 2.2 mil millones de personas carecen de servicios seguros y la ONU proyecta un déficit hídrico cercano al 40% para 2030, impulsado por sequías más intensas, el cambio climático y la sobreexplotación de fuentes de agua tradicionales, como ríos, lagos y depósitos subterráneos ( acuíferos). Ante este escenario, se vuelve indispensable explorar alternativas de abastecimiento de agua que puedan complementar a los sistemas convencionales.

Una de ellas es la captación de agua atmosférica (AWG, por sus siglas en inglés), basada en aprovechar parte del vapor de agua presente naturalmente en el aire, un recurso que se distribuye y renueva constantemente. Aunque la AWG no reemplaza a las fuentes actuales, su rápido avance ha permitido su uso en entornos industriales, rurales y domésticos, especialmente en regiones con estrés hídrico.

Figura 1. Representación esquemática de la tecnología AWG (imagen generada con IA).

Este artículo presenta una visión clara y concisa sobre cómo funciona la captación de agua a partir de la humedad atmosférica y su potencial como herramienta para fortalecer la seguridad hídrica en escenarios futuros.

¿Cómo funcionan y se clasifican los sistemas de captación de agua?

La captación de agua atmosférica se basa en convertir el vapor de agua presente en el aire en agua líquida. La cantidad de agua disponible depende de la humedad relativa, la temperatura y el punto de rocío, variables que determinan cuánta humedad puede extraerse de cada metro cúbico de aire (Tu et al., 2018).

De acuerdo con el consumo de energía los sistemas o equipos de AWG se pueden clasificar principalmente en dos grupos:

a)   Sistemas activos. Son aquellos que requieren de energía externa (electricidad, combustible, entre otros) para operar, ya que utilizan componentes mecánicos como ventiladores o compresores para enfriar el aire y alcanzar su punto de rocío.

b)   Sistemas pasivos. Funcionan sin necesidad de energía externa o con un consumo energético mínimo. Se basan en el uso de materiales absorbentes que capturan el agua durante la noche o en condiciones de alta humedad y la liberan de forma natural al calentarse durante el día.

 

Recientemente se estableció una nueva generación de sistemas pasivos que utiliza materiales avanzados como los MOF (estructuras metal-orgánicas, por sus siglas en inglés) y materiales que imitan las estructuras y los procesos, principalmente organismos, que se encuentran la naturaleza (bioinspirados) para recolectar agua en ambientes secos, los cuales se abordan en la siguiente sección.

¿Cuál es el rendimiento de los sistemas de captación de agua del aire?

Cuando el aire es cálido y húmedo, es fácil que el vapor de agua se condense (alcance el punto de rocío), lo que favorece los procesos de condensación directa usados en sistemas activos. Por ejemplo, a 30 °C y 80% HR, el aire puede contener unos 24 g/m³ de agua; pero en condiciones secas (25 °C y 30% HR), solo alrededor de 7 g/m³, reduciendo drásticamente el rendimiento de cualquier equipo (Lord et al., 2021).

En climas donde la humedad es baja, algunas soluciones utilizan materiales higroscópicos capaces de capturar vapor de agua incluso al 10–20% de HR y liberarlo mediante un aporte moderado de calor. Estos ciclos de adsorción–desorción permiten operar en zonas áridas donde la condensación tradicional resulta ineficiente (Yang et al., 2021).

Figura 2. Representación esquemática del ciclo de los materiales higroscópicos (imagen generada con IA).

Finalmente, existen métodos completamente pasivos basados en enfriamiento radiativo, donde superficies especialmente diseñadas logran temperaturas por debajo del ambiente durante la noche, permitiendo formar rocío sin necesidad de electricidad (Liu et al., 2022). Su producción es menor, pero pueden complementar otras fuentes de agua.

Por ende, la eficiencia de un sistema AWG depende de su ajuste al clima local: la condensación funciona mejor en ambientes cálidos y húmedos, la sorción en zonas secas, y los métodos pasivos en regiones con cielo despejado. No hay una tecnología universalmente óptima; cada una requiere un análisis climático previo para evaluar su productividad realista.

Tecnologías para la Captación de Agua Atmosférica

La captación de agua del aire incluye tecnologías que utilizan enfriamiento, materiales adsorbentes o procesos naturales para transformar el vapor de agua atmosférico en agua líquida. Aunque sus principios de operación varían, su rendimiento depende casi por completo del clima local, especialmente de la temperatura, la humedad y la radiación solar disponible.

Las tecnologías activas son las más desarrolladas y emplean electricidad o calor; siendo la condensación mecánica la opción más común, similar a un aire acondicionado: puede generar desde decenas hasta miles de litros diarios en climas cálidos y húmedos, aunque su eficiencia cae notablemente en ambientes secos (Khalil et al., 2016). Los sistemas termoeléctricos son compactos y sin refrigerantes, pero su producción es baja y su eficiencia limitada, por lo que se usan solo en aplicaciones pequeñas (Zhuang et al., 2020). Los desecantes activos capturan agua incluso con humedades bajas y la liberan mediante calentamiento, lo que los hace útiles en zonas secas, aunque requieren ciclos térmicos y materiales estables (LaPotin et al., 2019). Mientras que los sistemas híbridos, que combinan sorción y enfriamiento, buscan mejorar la eficiencia energética, pero aún se encuentran en etapas de prueba (Bai et al., 2024).

Figura 3. Esquema de un sistema de caja desecante con vidrio solar diseñado por Kumar y Yadav.

Las tecnologías pasivas aprovechan procesos naturales sin necesidad de energía externa. Los condensadores radiativos utilizan superficies especiales para formar rocío durante noches despejadas; las redes de niebla capturan microgotas en regiones con niebla frecuente; y los colectores de rocío utilizan superficies frías para inducir condensación. Si bien su producción es baja a moderada y dependen fuertemente de las condiciones atmosféricas, su ventaja son los costos reducidos, tanto en instalación como en su mantenimiento, aunado a su independencia energética.

Las tecnologías basadas en materiales avanzados representan la frontera más reciente. Los MOFs, los hidrogeles y los materiales bioinspirados están diseñados para captar humedad incluso en condiciones muy secas, mientras que los paneles solares atmosféricos integran, capturan y liberan agua en un mismo módulo. Aunque todavía son experimentales, permiten operar en climas donde los sistemas tradicionales pierden eficiencia.

Figura 4. Esquema de un destilador solar simétrico con módulos termoeléctricos diseñado por Rahbar et al.

Para ofrecer una visión comparativa más clara entre las distintas alternativas de captación de agua del aire se presenta la siguiente tabla, que resume sus rangos de producción, condiciones climáticas óptimas, principales ventajas y limitaciones.

 

 

 

Categoría	Tecnologías	Producción típica	Condiciones óptimas	Ventajas	Limitaciones
Activas	Condensación mecánica	10–2000 L/día	>25 °C, >50% HR	Comercial, continua	Alto consumo energético en climas secos
	Termoeléctrica (Peltier)	0.1–10 L/día	>60% HR	Compacta, sin refrigerantes	Muy baja eficiencia
	Desecantes activos	1–100 L/día	10–40% HR	Funciona en baja HR	Requiere ciclos térmicos
	Híbridos	50–200+ L/día	20–60% HR	Alta eficiencia	Complejidad técnica
Pasivas	Radiative cooling	Baja	Noches despejadas	Sin energía, bajo costo	Producción limitada
	Fog nets	Moderada a alta (según región)	Niebla densa	Totalmente pasivo	Solo funciona en zonas específicas
	Dew collectors	Baja	Amplitud térmica	Muy bajo costo	Dependientes del clima
Materiales avanzados	MOFs	1–10 L/día por módulo	10–30% HR	Operan en muy baja HR	Costo y durabilidad
	Hidrogeles	Variable	HR moderada	Bajo costo potencial	Ciclos lentos
	Bioinspirados	Mejora de eficiencia	Variable	Optimiza condensación	Durabilidad
	Paneles solares atmosféricos	2–5 L/m²/día	Alta radiación	Autónomos, off-grid	Costo y mantenimiento

Tabla 1. Comparación de diferentes tecnologías de captación de agua atmosférica. Elaboración propia.

El Futuro del Abastecimiento Hídrico Comienza Aquí

La captación de agua atmosférica está pasando de ser una idea emergente a una alternativa real frente al creciente estrés hídrico global. En un mundo donde la disponibilidad de agua es cada vez más incierta, aprovechar la humedad del aire ofrece una vía complementaria para aliviar la presión sobre las fuentes tradicionales y fortalecer la resiliencia hídrica.

Si el aire está presente incluso donde no hay ríos ni infraestructura, ¿por qué no explorar su potencial?

Sin embargo, antes de considera esta fuente para el consumo directo, resulta indispensable contestarnos la siguiente pregunta: ¿Es potable el agua captada del aire? La calidad del agua obtenida con los sistemas de captación de agua atmosférica depende de la composición de la humedad atmosférica en la zona y los materiales utilizados en dichos sistemas, entre otros factores. Si bien el agua condensada suele ser baja en minerales y metales en zonas poco contaminadas. En sitios de alta contaminación las partículas suspendidas pueden incorporarse en la gota del agua, por lo que resulta indispensable implementar procesos de tratamiento adicionales antes de su consumo (Bautista-Olivas et al., 2013).

Te invitamos a continuar la conversación: comparte tus dudas, deja un comentario o contáctanos para conocer cómo estas tecnologías pueden adaptarse a tus proyectos o sector. Este es el momento ideal para evaluar nuevas soluciones y formar parte de la transformación del futuro del agua.

 

Autores:

Mayra Del Angel Monroy

Maria Isabel Bravo Robledo

Eduardo Tovar Martínez 

Referencias

Bai, S., Yao, X., Wong, M., Xu, Q., Li, H., Lin, K., Zhou, Y., Chung Ho, T., Pan, A., Chen, J., Zhu, Y., Wang, S., Yan Tso, T. (2024). Enhancement of Water Productivity and Energy Efficiency in Sorption-based Atmospheric Water Harvesting Systems: From Material, Component to System Level. ACS Nano, 18 (46), 31597-31631.

Bautista-Olivas, A. L., Tovar-Salinas, J. L., & Mancilla-Villa, O. R. (2018). ¿ Puede utilizarse el agua atmosferica para el consumo doméstico y universal?. Agro Productividad, 6(3).

Kumar, M., Yadav, A. Experimental investigation of design parameters of solar glass desiccant box type system for water production from atmospheric air. J Renew Sustain Energy 2015;7(3).

LaPotin, A., Kim, H., Rao, S. R., & Wang, E. N. (2019). Adsorption-based atmospheric water harvesting: Impact of material and component properties on system-level performance. Accounts of Chemical Research, 52(10), 2968–2977.

Liu, X., Sun, X., Li, Y., Chen, C., & Bourouina, T. (2022). Water harvesting from air: Current passive approaches and outlook. ACS Materials Letters, 4(3), 782–800.

Rahbar N, Esfahani JA, Asadi A. An experimental investigation on productivity and performance of a new improved design portable asy:mmetrical solar still utilizing thermoelectric modules. Energy Convers Manag 2016;118:55-62.

Tu, Y., Wang, R., Zhang, Y., & Wang, J. (2018). Progress and expectation of atmospheric water harvesting. Joule, 2(8), 1452–1475.

Yang, K., Zhang, C., Lin, R., Ghoussoub, M., Wang, X., & Han, Y. (2021). A roadmap to sorption-based atmospheric water harvesting: From molecular sorption mechanism to sorbent design and system optimization. Environmental Science & Technology, 55(19), 13015–13031.

Zhuang, S., Zhang, H., & co-authors. (2020). Advances in solar-driven hygroscopic water harvesting. Global Challenges, 4(6), 1900083.