Investigadores de la Universidad de Rochester (Estados Unidos) desarrollaron un sistema de desalinización solar que convierte agua de mar en agua potable sin generar salmuera de descarte, una limitación de las técnicas más habituales, informó la universidad. El hallazgo, publicado en la revista especializada Light: Science & Applications, podría ampliar el acceso a agua segura en un contexto en el que, según la ONU, 2.200 millones de personas carecen de servicios de agua potable gestionados de forma segura.
La técnica, liderada por Chunlei Guo, profesor de óptica y física y científico principal del Laboratory for Laser Energetics, elimina la necesidad de pretratamiento químico del agua, un paso exigido por los métodos convencionales para evitar que sales y microorganismos obstruyan o dañen los equipos.
Los sistemas de desalinización tradicionales, como la ósmosis inversa y la destilación térmica, requieren mucha energía, implican tratamientos previos y posteriores y generan una salmuera concentrada que, al devolverse al mar, aumenta la salinidad y reduce el oxígeno del agua, con efectos nocivos sobre los ecosistemas marinos, señala la universidad.
La innovación se basa en paneles solares de metal negro grabados con láseres de femtosegundo; la superficie resultante absorbe casi toda la radiación solar y es altamente afín al agua. Esa combinación permite evaporar y condensar agua con alta eficiencia energética y separar las sales sin que estas obstruyan la zona activa del dispositivo.
El mecanismo de separación de sales
El panel posee una región activa grabada que arrastra una película delgada de agua sobre la superficie, absorbe la radiación solar y promueve la destilación. Las sales y minerales remanentes se concentran en los laterales no tratados, la región pasiva, de modo que no bloquean el área donde ocurre la desalinización continua.
Guo explicó que estudios previos con agua de mar simulada —compuesta solo por agua y cloruro de sodio— mostraron que, al evaporarse, el cloruro de sodio cristaliza en una textura granulada y porosa que permite el paso del agua, facilita la disolución de la sal y posibilita la limpieza de los paneles.
El problema surge con agua oceánica real, cuya composición es mucho más compleja: compuestos a base de magnesio y calcio forman costras no porosas que tapan la superficie y acaban impidiendo el flujo de agua.
El profesor comparó ese fenómeno con la acumulación de sarro en una ducha o una tetera, y señaló que el agua de mar contiene cientos de veces más sales que el agua corriente. Para evitar la obstrucción, el equipo grabó ranuras en el metal negro de modo que las sales y minerales tiendan a desprenderse en lugar de adherirse.
También aprovecharon el efecto conocido como “anillo de café”: al evaporarse un líquido con partículas, estas se concentran en el borde. Aplicando el mismo principio, las sales son empujadas hacia la región pasiva, explicó Guo.
Al probar la técnica con muestras del océano Pacífico, Atlántico e Índico, los investigadores observaron que la superficie se limpiaba por sí misma mientras extraía agua dulce y desplazaba las sales hacia la región pasiva, donde se podían recoger sin reducir la eficiencia del panel.
Del agua de mar al litio para baterías
Una ventaja adicional del método es que, en lugar de generar salmuera líquida para desechar o reprocesar, recupera casi la totalidad de las sales en forma sólida. Ese residuo puede ser un recurso, desde sal común hasta minerales de mayor valor, como el litio usado en baterías de ion-litio para vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos.
En un trabajo relacionado, publicado en Journal of Materials Chemistry A, el equipo mostró que los mismos paneles superabsorbentes y supercapilares pueden separar litio del resto de las sales presentes en la desalinización. El método incorpora nanopartículas de titanato de hidrógeno en las pequeñas ranuras de la superficie metálica para aislar el litio de otros minerales.
Guo indicó que extraer litio de yacimientos terrestres resulta muy exigente desde el punto de vista energético y ambiental, por lo que obtenerlo del agua salada podría ser una vía prometedora. En ensayos con muestras del Great Salt Lake, los investigadores recuperaron cerca del 50% del litio contenido en las sales remanentes del proceso.
El investigador sostuvo que la tecnología ha sido demostrada como prueba de concepto en dispositivos de pequeña escala y que, por diseño, puede ampliarse. Espera que sirva tanto para mejorar el acceso global a agua potable como para construir cadenas de suministro más sostenibles de minerales valiosos.
