El cambio climático es un problema cada vez más creciente. La dramática situación en la que este fenómeno está situando a países como España está obligando a expertos a desarrollar novedades en el campo de las fuentes de energía renovables para los años venideros. Científicos han conseguido desarrollar un dispositivo flotante capaz de convertir agua de mar o contaminada en combustible de hidrógeno limpio, e incluso agua purificada.

El avance ha sido publicado en la revista Nature Water, y en el estudio se detalla cómo han conseguido desarrollar este dispositivo que, además, usa energía solar para funcionar. Este es un equipamiento que podría cambiar enormemente la dramática situación en la que se encuentran áreas con recursos limitados o que no tengan acceso a suministros de agua potables.

Y es que este dispositivo funciona con cualquier suministro de agua abierto y, como decimos, no requiere de electricidad externa para funcionar. Es capaz, según recogen desde Interesting Engineering, de producir agua limpia a partir de agua con altos niveles de contaminación, además de agua salada proveniente del mar.

Un dispositivo limpio

La idea que dio vida al proyecto nació gracias a la fotosíntesis. Este procedimiento visto en plantas permite transformar luz solar en alimento. El dispositivo creado por los científicos sigue ese mismo principio; es capaz de producir agua potable limpia usando fuentes nocivas para el consumo humano.

El dispositivo consta de un fotocatalizador o PC y un generador de vapor solar SVG para "la división y purificación general simultánea del agua de fuentes de agua abiertas". El fotocatalizador o PC se sitúa sobre una malla de carbono poroso nanoestructurada, que no solo absorbe excelentemente el calor, sino también la luz. Genera, así, el vapor de agua requerido por el fotocatalizador para producir hidrógeno.

Dispositivo desarrollado por los científicos de la Universidad de Cambridge. University of Cambridge Omicrono

El sistema es capaz de producir combustible verde con una alta eficiencia de conversión de energía solar a hidrógeno, y mantiene su rendimiento usando todo tipo de fuentes de agua, ya sea del mar o contaminada. Es capaz de mantener "la estabilidad operativa en agua de mar y otras corrientes de desechos acuosos durante más de 154 horas".

La malla de carbono está recubierta para evitar que el desgaste del agua le afecte, y permite que el fotocatalizador flote sobre el agua. Es decir, hace que el dispositivo en sí sea completamente flotante, evitando así que los contaminantes del agua situado bajo el mismo puedan afectar a su rendimiento.

Dispositivo desarrollado por los científicos de la Universidad de Cambridge. University of Cambridge Omicrono

Los propios científicos han reconocido que la idea de que un solo dispositivo pudiera producir combustible solar y purificar agua era una ardua tarea. El doctor Chanon Pornrungroj, del Departamento de Química Yusuf Hamied de la Universidad de Cambridge, aseguró que la división del agua impulsada por la energía solar requería sí o sí agua pura para su procedimiento.

En palabras del doctor Chanon: "la división del agua impulsada por la energía solar, donde las moléculas del agua se descomponen en hidrógeno y oxígeno, debe comenzar con agua totalmente pura, porque cualquier contaminante puede envenenar el catalizador o causar reacciones químicas secundarias no deseadas".

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Esto era un limitante, ya que este equipo estaba precisamente destinado a su uso en zonas donde el suministro de agua pura y limpia no es lo normal. Esto, sumado a que países en vías de desarrollo carecen del equipamiento necesario para la purificación o desalinización del agua, hacían inviable que un dispositivo así pudiera ser productivo.

Es ahí cuando nació la técnica que consistió en colocar el fotocatalizador sobre la malla de carbono. Haciendo que el fotocatalizador flote y evite el agua que tiene bajo él, se evita que los contaminantes envenenen la producción, y garantiza la producción de energía.

Ilustración de la arquitectura de las láminas híbridas para la división y purificación de la agua solar. University of Cambridge Omicrono

La idea de que este dispositivo pueda producir no solo combustible completamente verde sino agua limpia abre un mundo de posibilidades, ya que podría solucionar algunos de los mayores problemas en lo que a suministro de energía y agua se refiere en las partes del mundo más afectadas por el cambio climático. Además, abriría la posibilidad de usar el hidrógeno en sustitución de combustibles bastante más dañinos y peligrosos, como el queroseno.

Por si fuera poco, el dispositivo es tremendamente sencillo de diseñar. Ariffin Mohamad Annuar, coautor principal del trabajo, asegura que su diseño es muy "sencillo", y que permite que "en tan solo unos pocos pasos" se pueda construir un dispositivo que funcione bien con agua de una "amplia variedad de fuentes". De hecho, funciona incluso con agua del río Cam, de Cambridge.

Aprovecha mejor la energía solar

Por si fuera poco, Mohamad Annuar ha aclarado que esta nueva tecnología es más eficiente a la hora de aprovechar la energía del sol. "El proceso impulsado por la luz para producir combustibles solares solo usa una pequeña porción del espectro solar; hay una gran cantidad del espectro que no se usa", denuncia el experto.

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Para solucionar este problema, los investigadores colocaron una capa blanca capaz de absorber los rayos ultravioleta encima del dispositivo productor de hidrógeno. Y es que el resto del espectro solar no usado llega a la parte inferior del propio dispositivo, donde vaporiza el agua. Así, se aprovecha más la luz ya que se recibe el vapor para la síntesis de hidrógeno, y el resto es vapor de agua. Los científicos califican este diseño de versátil y de gran utilidad.

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