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| Investigadores prueban dos montajes experimentales idénticos al aire libre colocados uno al lado del otro. Crédito: MIT |
Un equipo de investigadores del MIT y de China ha desarrollado un nuevo sistema de desalinización con energía solar que es más eficaz y menos costoso que los anteriores métodos de desalinización solar. El proceso podría utilizarse para tratar aguas residuales contaminadas o generar vapor para esterilizar instrumentos médicos, todo ello sin necesidad de otra fuente de energía que la propia luz solar.
Muchos intentos de sistemas de desalinización solar se basan en algún tipo de mecha para extraer el agua salina a través del dispositivo, pero estas mechas son vulnerables a la acumulación de sal y relativamente difíciles de limpiar. El equipo del MIT se centró en desarrollar un sistema sin mechas.
El sistema se compone de varias capas con material oscuro en la parte superior para absorber el calor del sol, y luego una fina capa de agua por encima de una capa perforada de material, asentada sobre un depósito profundo del agua salada, como un tanque o un estanque. Los investigadores determinaron el tamaño óptimo de los agujeros perforados a través del material perforado, que en sus pruebas estaba hecho de poliuretano. Con 2,5 milímetros de diámetro, estos agujeros pueden hacerse fácilmente con los chorros de agua habituales.
Con la ayuda del material oscuro, la fina capa de agua se calienta hasta que se evapora, lo que permite condensarla en una superficie inclinada para recogerla como agua pura. Los agujeros del material perforado son lo suficientemente grandes como para permitir una circulación convectiva natural entre la capa superior de agua más caliente y el depósito más frío de abajo. Esa circulación arrastra de forma natural la sal de la fina capa superior hacia la masa de agua inferior, mucho más grande, donde queda bien diluida y deja de ser un problema.
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| En este esquema, una capa de agua confinada sobre el aislamiento térmico flotante permite la localización térmica y el rechazo de la sal simultáneamente. Crédito: MIT |
Durante los experimentos, el equipo afirma que su nueva técnica logró una eficacia superior al 80% en la conversión de energía solar en vapor de agua y concentraciones de sal de hasta el 20% en peso. Su aparato de pruebas funcionó durante una semana sin que se apreciara ninguna acumulación de sal.
Hasta ahora, el equipo ha probado el concepto utilizando pequeños dispositivos de sobremesa, por lo que el siguiente paso será empezar a ampliar la escala de los dispositivos que podrían tener aplicaciones prácticas. Según los investigadores, su sistema, con sólo un metro cuadrado de superficie de recogida, debería ser suficiente para satisfacer las necesidades diarias de agua potable de una familia. Calcularon que los materiales necesarios para un dispositivo de 1 metro cuadrado sólo costarían unos 4 dólares.
El equipo afirma que las primeras aplicaciones serán probablemente el suministro de agua potable en lugares remotos sin conexión a la red eléctrica o la ayuda en caso de catástrofe después de huracanes, terremotos u otras interrupciones del suministro normal de agua. Lenan Zhang, estudiante de posgrado del MIT, añade que "si podemos concentrar un poco la luz solar, podríamos utilizar este dispositivo pasivo para generar vapor a alta temperatura para hacer esterilización médica" en zonas rurales sin conexión a la red.
Fuentes, créditos y referencias:
Lenan Zhang, Xiangyu Li, Yang Zhong, Arny Leroy, Zhenyuan Xu, Lin Zhao, Evelyn N. Wang. Highly efficient and salt rejecting solar evaporation via a wick-free confined water layer. Nature Communications, 2022; 13 (1) DOI: 10.1038/s41467-022-28457-8
Fuente: MIT