Los científicos observan en tiempo real cómo se forman las gotas de agua más pequeñas a partir de átomos de oxígeno e hidrógeno

En un tranquilo laboratorio de la Universidad Northwestern, un equipo de científicos se metió en un microscopio de alta potencia y contuvo la respiración. Lo que vieron fue algo que ningún ser humano había visto jamás: el momento en que los átomos de hidrógeno y oxígeno se unieron para formar agua.

De hecho, se trataba de las burbujas más pequeñas jamás vistas y brillaban en la superficie del paladio.

La investigación dirigida por el Dr. Vinayak Dravid ofrece no sólo información sobre los orígenes moleculares del agua, sino también una hoja de ruta para la creación de agua en algunos de los entornos más extremos de la Tierra, y quizás incluso más allá.

Hacemos agua de la nada

Durante décadas, los científicos han sabido que el paladio puede catalizar la reacción para producir agua. Sin embargo, a pesar de años de estudio, el proceso real sigue siendo un misterio. Nunca nadie ha podido ver el momento en que el hidrógeno y el oxígeno se combinan a una escala tan microscópica.

«Es un fenómeno conocido, pero nunca se ha entendido completamente», afirmó Yukun Liu, Ph.D. Estudiante en el laboratorio de Dravid y primer autor del estudio. «Porque realmente se desea poder combinar la visualización directa de la generación de agua y el análisis de la estructura a escala atómica para poder ver qué está pasando».

Luego, hace nueve meses, todo cambió. El equipo de Dravid desarrolló un nuevo método, utilizando una delgada membrana en forma de panal que atrapaba moléculas de gas y permitía al equipo observarlas en tiempo real bajo un potente microscopio electrónico. Cuando los átomos chocaron y comenzó la reacción, los investigadores presenciaron el nacimiento de las burbujas de agua más pequeñas imaginables.

Al principio, el equipo apenas podía creer lo que estaban viendo. «Creemos que puede ser la burbuja más pequeña jamás formada que se haya observado directamente», dijo Liu. «No es lo que esperábamos. Por suerte, lo estábamos grabando para poder mostrarle a otras personas que no estábamos locos».

Un plan para el espacio y más allá

El equipo de Dravid no solo estaba interesado en ver la forma del agua: querían acelerar el proceso. Y eso es exactamente lo que hicieron. Descubrieron que la introducción de hidrógeno en el paladio antes de añadir oxígeno acelera drásticamente la reacción. Los átomos de hidrógeno cayeron en la red de paladio, provocando que se expandiera. Luego, cuando se añadió oxígeno, la reacción despegó y se formó agua en la superficie.

Aunque el experimento fue a pequeña escala, las aplicaciones potenciales son enormes. En el futuro, se podrán utilizar láminas de paladio más grandes para generar cantidades mucho mayores de agua. Dravid imagina un escenario en el que los astronautas, que van a Marte o al espacio profundo, llevan consigo paladio lleno de hidrógeno. Una vez que llegan a su destino, todo lo que necesitan hacer es agregar oxígeno para generar agua para beber o cultivar.

«Piense en el personaje de Matt Damon, Mark Watney, en la película ‘The Martian'», dijo Dravid. “Quemó el combustible del cohete para extraer el hidrógeno y luego añadió oxígeno de su oxigenador. Nuestro proceso es análogo, excepto que capturamos la necesidad de fuego y otras condiciones extremas. Simplemente mezcle paladio y gases».

La tecnología también se puede utilizar aquí en la Tierra, donde muchas regiones enfrentan escasez de agua. Según la ONU, 1.100 millones de personas no tienen acceso al agua y 2.700 millones sufren escasez de agua al menos un mes al año. En desiertos u otras zonas secas, este método puede proporcionar una forma de generar agua limpia, simplemente mezclando gases. Y aunque el paladio puede parecer una solución costosa, el equipo señala que se puede reutilizar: como cualquier catalizador, el paladio en sí no se consume y se puede reutilizar una y otra vez.

Un futuro lleno de posibilidades

Por ahora, el equipo se centra en perfeccionar el proceso y explorar cómo ampliarlo para su uso práctico. Pero su descubrimiento abre la puerta a nuevas formas de pensar sobre el agua: cómo se produce, de dónde viene y cómo podemos sustentar la vida en los lugares más inhóspitos.

Es fácil olvidar lo fundamental que es el agua. Lo necesitamos para todo, desde beber hasta cultivar alimentos. Pero ¿y si pudiéramos generarlo, desde el aire, en ambientes extremos? Esto puede cambiarlo todo.

Mientras las diminutas burbujas de agua siguen brillando en su laboratorio, el equipo de Northwestern ya está imaginando los próximos pasos.

Los hallazgos aparecieron en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias.