Un equipo de investigadores de la Universidad de Rochester desarrolló un sistema de desalinización solar que convierte agua de mar en agua dulce y recupera las sales en forma sólida, sin producir salmuera líquida.
La tecnología utiliza un panel de metal negro tratado con láseres de femtosegundos. El tratamiento crea estructuras microscópicas que permiten al material absorber casi toda la radiación solar y atraer el agua hacia su superficie.
El agua de mar forma una fina capa sobre la zona activa del panel. La energía solar calienta esa capa y provoca la evaporación del agua, mientras las sales y otros minerales quedan atrás.
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El problema de estos sistemas es la acumulación de sales sobre la superficie. Los depósitos pueden bloquear el paso del agua y reducir la eficiencia del proceso, un problema especialmente relevante cuando se utiliza agua de mar real, cuya composición es más compleja que la de las soluciones salinas utilizadas habitualmente en laboratorio.
Para evitarlo, los investigadores incorporaron surcos microscópicos en el metal que desplazan las sales desde la zona activa hacia una región pasiva situada en los bordes del panel.
El proceso aprovecha el llamado ‘efecto anillo de café’. Cuando una gota de café se seca, el agua que se evapora en los bordes genera un flujo que transporta las partículas hacia la periferia y deja un anillo de residuos.
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En el panel, un mecanismo similar desplaza las sales hacia las zonas donde no interfieren con la evaporación. Allí cristalizan y pueden ser recolectadas. El proceso también se ve favorecido por un fenómeno conocido como ‘creeping’ de la sal, mediante el cual los cristales continúan avanzando hacia el exterior.
Los investigadores probaron el sistema con agua real de los océanos Pacífico, Atlántico e Índico. El dispositivo funcionó durante una semana siguiendo el movimiento del Sol y logró una tasa media de evaporación de 1,76 kilogramos de agua por metro cuadrado y hora, con una eficiencia de conversión solar a vapor cercana al 74%. La extracción de sales se aproximó al 100%.
El resultado permite obtener agua dulce y, al mismo tiempo, recuperar las sales como sólidos, en lugar de generar una corriente de salmuera concentrada que deba ser tratada o vertida nuevamente al mar.
A partir de esta tecnología, el equipo de Chunlei Guo también investigó la posibilidad de recuperar minerales de valor comercial, incluido el litio, utilizado en baterías recargables.
Para esa segunda aplicación, los investigadores modificaron los surcos del metal negro mediante la incorporación de nanopartículas de titanato de hidrógeno, diseñadas para separar selectivamente el litio de otras sales.
Sin embargo, este resultado no corresponde a una extracción de litio realizada directamente con agua de los océanos Pacífico, Atlántico o Índico. En los experimentos citados, el equipo utilizó muestras de agua del Gran Lago Salado y logró recuperar aproximadamente 50% del litio presente en las sales obtenidas tras la desalinización.
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Por tanto, los dos resultados deben distinguirse: el primer estudio demostró la desalinización de agua oceánica y la recuperación de sus sales; el segundo exploró la recuperación selectiva de litio a partir de agua con alta concentración de sales.
La investigación sobre desalinización fue publicada en Light: Science & Applications. El trabajo relacionado con la recuperación de litio apareció en Journal of Materials Chemistry A.
La tecnología continúa en fase experimental y los investigadores plantean que el sistema podría ampliarse para aplicaciones de mayor escala. Su objetivo es combinar la producción de agua dulce con la recuperación de minerales y reducir los residuos líquidos asociados a algunos procesos convencionales de desalinización. (I)