Un nuevo material solar podría potabilizar el agua
Proporcionar agua limpia a los soldados en el campo de batalla y a los ciudadanos de todo el mundo es esencial y, sin embargo, uno de los mayores retos del mundo. Ahora, un nuevo material de aluminio súper absorbente y superligero desarrollado con fondos del Ejército estadounidense podría cambiar eso.
Gracias a la financiación de la Oficina de Investigación del Ejército, unos investigadores de la Universidad de Rochester han desarrollado un nuevo panel de aluminio que concentra más eficientemente la energía solar para evaporar y purificar el agua contaminada.
Los investigadores desarrollaron una tecnología de procesamiento láser que convierte al aluminio normal en un material negro, haciéndolo altamente absorbente, y hace también que el agua se mueva cuesta arriba, contra la gravedad. Luego aplicaron este aluminio súper absorbente en su sistema de purificación solar del agua.
La tecnología de potabilización, presentada en la revista Nature Sustainability, utiliza una ráfaga de pulsos de láser de femtosegundos de duración (ultra cortos) para grabar la superficie de una lámina normal de aluminio. Cuando el panel de aluminio se sumerge en agua en un ángulo orientado al sol, dibuja una fina película de agua hacia arriba sobre la superficie del metal. Al mismo tiempo, la superficie ennegrecida retiene casi el 100 por ciento de la energía que absorbe del sol, calentando rápidamente el agua. Por último, las estructuras de la superficie ennegrecida cambian los enlaces intermoleculares del agua, aumentando aún más la eficiencia del proceso de evaporación.
«Estas tres cosas juntas permiten que la tecnología de potabilización funcione mejor que un dispositivo ideal, con una eficiencia del 100 por ciento«, dijo el profesor Chunlei Guo, profesor de óptica de la Universidad de Rochester. «Esta es una forma simple, duradera y barata de abordar la crisis mundial del agua, especialmente en las naciones en desarrollo».
Los experimentos realizados en el laboratorio muestran que el método reduce la presencia de todos los contaminantes comunes, como detergentes, tintes, orina, metales pesados y glicerina, dejándolos a niveles seguros para el consumo.
La tecnología de potabilización también podría ser útil en los países desarrollados para aliviar la escasez de agua en zonas afectadas por la sequía, y para proyectos de desalinización de agua, según Guo.
El uso de luz solar para hervir agua se ha reconocido desde hace mucho tiempo como una forma de eliminar los patógenos microbianos y reducir las muertes por infecciones diarreicas, pero el agua hirviendo no elimina los metales pesados y otros contaminantes.
La purificación de agua mediante energía solar, sin embargo, puede reducir en gran medida estos contaminantes porque casi todas las impurezas se dejan atrás cuando el agua que se evapora se vuelve gaseosa y luego se condensa y se recoge.
El método más común de evaporación de agua basada en el sol es el calentamiento por volumen, en el que se calienta un gran volumen de agua pero solo la capa superior puede evaporarse. Esto es obviamente ineficiente, dijo Guo, porque solo se utiliza una pequeña fracción de la energía de calentamiento.
Un enfoque más eficiente, llamado calentamiento interfacial, coloca materiales flotantes de varias capas absorbentes en el agua, de modo que solo el agua cercana a la superficie necesita ser calentada. Pero todos los materiales disponibles tienen que flotar horizontalmente sobre el agua y no pueden mirar directamente al sol. Además, los materiales absorbentes disponibles se obstruyen rápidamente con los contaminantes que quedan después de la evaporación, lo que requiere su reemplazo frecuente. El panel de aluminio que los investigadores desarrollaron evita estas dificultades. (Fuente: NCYT Amazings)
