Descubrimiento vital: consiguen desalar el agua de mar y obtener minerales raros a la vez sin energía
Un panel de metal negro alimentado por el sol logra desalación solar y agua potable sin salmuera
El sistema autolimpiable funciona con agua proveniente de los océanos Atlántico, Pacífico e Índico
Un nuevo sistema de desalación solar convierte el agua potable del océano en un recurso accesible sin generar residuos ni emplear aditivos químicos, según un estudio publicado en la revista Light: Science & Applications por investigadores de la Universidad de Rochester (Estados Unidos).
El método aprovecha la energía del sol para purificar agua marina real y, al mismo tiempo, extraer casi el cien por cien de las sales disueltas en forma sólida.
Una crisis hídrica global
Dos tercios de la población mundial sufre escasez de agua en algún momento del año. Las Naciones Unidas cifran en 2.200 millones las personas sin acceso a agua potable gestionada de forma segura.
Las tecnologías de desalinización convencionales, como la ósmosis inversa o la destilación multietapa, son muy intensivas en energía y generan salmuera, un subproducto con alta concentración de sal que, al verterse al mar, eleva la salinidad y reduce el oxígeno del agua, con consecuencias devastadoras para la vida marina.
El panel de metal negro
El equipo liderado por el profesor Chunlei Guo desarrolló un panel de metal negro tratado con láseres de femtosegundos que presenta dos propiedades excepcionales: absorbe casi toda la radiación solar y tiene una capacidad de mojado extremadamente alta, lo que se conoce como superwicking.
Esta superficie arrastra una fina lámina de agua hacia arriba por capilaridad, la calienta y la evapora, produciendo así agua potable. La desalación solar resulta aquí especialmente eficiente porque el sistema no necesita ninguna fuente de energía externa ni sustancias químicas para pretratarla.
Esquema de funcionamiento de la desalación solar. (Fuente: Universidad de Rochester / J. Adam Fenster).
El efecto del anillo de café
El principal reto de la desalación solar en agua oceánica —a diferencia de la simulada en laboratorio— es que el agua marina contiene compuestos de magnesio y calcio que cristalizan de forma densa y no porosa, obstruyendo los canales del evaporador.
Para evitarlo, el equipo aprovechó un fenómeno cotidiano: el efecto del anillo de café. Cuando una gota de café se evapora, los sólidos quedan depositados en el borde exterior. El panel aplica ese mismo principio para empujar las sales hacia las zonas «pasivas» del dispositivo, lejos de la superficie activa de evaporación.
Autolimpieza continua
Las ranuras micrométricas del panel, cuya geometría se optimizó con precisión láser, generan un flujo capilar lo suficientemente potente como para disolver los cristales de sal antes de que obstruyan el sistema. Esto garantiza que la superficie permanezca operativa de forma continua, sin mantenimiento.
En pruebas con agua real de los océanos Atlántico, Pacífico e Índico, el dispositivo funcionó durante siete días consecutivos de forma estable, alcanzando una tasa de evaporación media de 1,76 kg por metro cuadrado y hora, con una eficiencia de conversión solar a vapor de alrededor del 74%.
Los investigadores desarrollaron un dispositivo de desalinización solar con una superficie metálica negra de alta absorción grabada con láser (derecha). A diferencia de los sistemas de desalinización solar existentes (izquierda), el nuevo diseño evita que la sal y los minerales obstruyan la superficie. (Foto de la Universidad de Rochester / J. Adam Fenster).
Sales como recurso, no como residuo
Frente a los sistemas convencionales que descargan salmuera líquida, este método recoge las sales en estado sólido con una recuperación de casi el 100%. Entre los minerales extraídos destacan sodio, magnesio, potasio y calcio, pero también compuestos con alto valor económico como litio, oro, cesio, bromo y uranio.
El litio es especialmente relevante: su extracción minera terrestre es costosa y contaminante, y este sistema podría convertir el agua del mar en una fuente alternativa.
Litio desde el mar
En un artículo complementario publicado en el Journal of Materials Chemistry A, el mismo equipo demuestra que es posible separar el litio del resto de sales depositando nanopartículas de titanato de hidrógeno en las microranuras del panel.
Frascos con agua de mar, agua del Gran Lago Salado, sulfato de níquel, aguas residuales con cloruro de cobre y agua desalinizada, junto con sales recuperadas, muestran cómo el nuevo método transforma aguas naturales e industriales en agua dulce y minerales reutilizables. (Foto de la Universidad de Rochester / J. Adam Fenster).
En pruebas con agua del Gran Lago Salado, lograron extraer alrededor del 50% del litio presente. Esta aplicación podría abrir una vía sostenible de suministro de litio para las baterías de vehículos eléctricos.
Escalable y replicable
El sistema produce agua potable con niveles de salinidad por debajo de los estándares de la OMS y la EPA para agua apta para el consumo humano, según los datos del estudio.
El investigador principal subraya que la tecnología es intrínsecamente escalable y podría adaptarse a dispositivos de mayor tamaño para mejorar el acceso al agua en regiones con escasez hídrica severa. La investigación recibió financiación de la National Science Foundation, la Fundación Bill y Melinda Gates y la Worldwide Universities Network.
