La sequía es un importante problema a nivel mundial, por lo que desde hace tiempo se buscan soluciones para hacerle frente. Una de ellas es desalar agua del mar con inventos como uno español que proporciona agua potable para 15.000 viviendas y otro genera 5.000 litros al día.
A ellos ahora se les suma un ingenioso invento ideado por unos investigadores de la Universidad Politécnica de Hong Kong que elimina la sal del agua del mar usando el sol y que se convierte en "una solución sin energía para producir agua limpia", según explican en un comunicado.
Concretamente, el equipo de investigadores ha desarrollado un material esponjoso y poroso, similar a una esponja con bolsas de aire microscópicas y alargadas, que utiliza la luz solar y una simple cubierta de plástico para convertir el agua salada en dulce.
Un material esponjoso
La mayor parte del agua de la Tierra se encuentra en los océanos y es demasiado salada para beberla. Y aunque existen plantas desalinizadoras que pueden convertir el agua del mar en potable, estas requieren de grandes cantidades de energía.
Como alternativa, los investigadores han desarrollado un material esponjoso con largas cavidades microscópicas que usa el sol para desalar el agua del mar. Un proceso que no es nuevo y que consiste en separar la sal para hacer que este líquido sea potable o útil para otros fines.
El material esponjoso que elimina la sal del agua del mar usando el sol.
En la actualidad, la tecnología más extendida en la desalinización es la ósmosis inversa. Un proceso realmente simple y en el que mediante la aplicación de una presión mecánica se consigue hacer pasar el agua salada a través de una membrana artificial para separar la sal y obtener agua pura.
No es el caso de este nuevo material, del que ya han realizado una primera prueba al aire libre que fue todo un éxito. En ella, y usando luz solar natural, este invento produjo agua potable, lo que supone un "importante paso adelante hacia una desalinización sostenible y de bajo consumo".
Los investigadores explican en su estudio, publicado en ACS Energy Letters, que su nuevo material simplemente utiliza su diseño esponjoso, la luz del sol y una cubierta de plástico para convertir el agua salada en dulce.
Este nuevo material se elabora con una pasta que contiene nanotubos de carbono y nanofibras de celulosa, que se imprime capa por capa en 3D sobre una superficie congelada, dejando que cada una de ellas se solidifique antes de añadir la siguiente.
Probando el material esponjoso que elimina la sal del agua del mar usando el sol.
Un proceso que termina formando un material esponjoso con pequeños orificios verticales distribuidos uniformemente, cada uno de unos 20 micrómetros de ancho, que atraviesan toda la estructura, según indican los investigadores.
A diferencia de otros materiales, como los hidrogeles, este aerogel mantiene su eficiencia en evaporación sin importar su tamaño. Y en pruebas con piezas cuadradas de entre 1 y 8 centímetros, los investigadores descubrieron que los fragmentos más grandes liberaban agua por evaporación a un ritmo tan eficiente como las más pequeñas.
Ya se ha probado
El equipo de investigadores ya ha realizado una prueba al aire libre. En ella colocaron el material en un vaso con agua de mar y lo cubrieron con una tapa de plástico transparente y curvada. La radiación solar calentó la superficie del aerogel, evaporando sólo el agua, no la sal.
De esta manera, el vapor de agua se acumuló en la cubierta de plástico en forma de líquido, desplazando el agua ahora limpia hacia los bordes, donde goteó en un embudo y un recipiente debajo del vaso.
Probando el material esponjoso que elimina la sal del agua del mar usando el sol.
Después de seis horas bajo la luz solar natural, el sistema generó unas tres cucharadas de agua potable, aproximadamente 45 mililitros. "Nuestro aerogel permite la desalinización a plena capacidad en cualquier tamaño", señala Xi Shen, uno de los investigadores.
Un material "que proporciona una solución sencilla y escalable para la desalinización sin energía para producir agua limpia". Este invento ofrece una serie de importantes ventajas en comparación con otras soluciones.
Por ejemplo, no necesita electricidad, ya que todo el proceso es pasivo y sólo requiere luz solar, y es escalable, ya que el rendimiento no se reduce con piezas más grandes. También tiene un bajo costo de producción y es portátil y fácil de instalar.
Esto hace que sea un material ideal para zonas remotas o afectadas por sequía, o en comunidades costeras o regiones áridas donde la infraestructura eléctrica es limitada. Además, al operar sin electricidad, también reduce las emisiones de carbono y la dependencia de fuentes fósiles.
Eso sí, no es la primera vez que los científicos crean materiales esponjosos que usan la luz solar como fuente de energía sostenible para limpiar o desalinizar el agua. Anteriormente probaron un hidrogel inspirado en la esponja vegetal.
Sin embargo, mientras que los hidrogeles son blandos y están llenos de líquido, los aerogeles son más rígidos y contienen poros sólidos que pueden transportar agua líquida o vapor de agua; y los científicos han conseguido diseñar uno que mantiene su eficiencia en diferentes tamaños.