¿Adiós a la sequía? Desarrollan un nuevo método para desalinizar agua con energía solar

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Banco de pruebas de la tecnología de desalinización solar directa mediante el uso de nanopartículas de carbono negro.
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Investigadores del  Centro de Nanotecnología Autorizado para el Tratamiento de Agua (NEWT) de la Universidad Rice, en Texas, han puesto un poco de luz sobre el desarrollo de un método que emplea la energía solar para convertir el agua salada en agua potable fresca, combinando tecnología de destilación por membranas y recolección de luz a escala nanométrica.

El trabajo, que se publica en la revista PNAS, señala que las más de 18.000 plantas de desalinización existentes en 150 países podrían en un futuro aplicar el nuevo método de desalinización solar directa y beneficiar así a las 1.000 millones de personas que carecen de acceso al agua potable. Qilin Li, autora del estudio, añade que esta tecnología es capaz de proporcionar “suficiente agua limpia para el uso de las familias y puede ampliarse para proporcionar agua a comunidades más grandes”.

El método más antiguo para hacer agua dulce a partir de agua salada es la destilación. El agua salada se hierve, y el vapor se captura y se pasa a través de una bobina de condensación. No obstante, ello requiere una infraestructura compleja y es ineficiente energéticamente debido a la cantidad de calor necesaria para hervir el agua y producir vapor.

La destilación por membranas, donde el agua salada caliente fluye a través de un lado de una membrana porosa y el agua dulce fría fluye a través del otro, cambia el panorama del sector. El vapor de agua se extrae naturalmente a través de la membrana desde el lado caliente al frío, y debido a que el agua de mar no necesita ser hervida, los requerimientos de energía son menores de lo que serían para la destilación tradicional. Sin embargo, los costos de energía siguen siendo significativos porque el calor se pierde continuamente desde el lado caliente de la membrana al frío.

El nuevo método requiere una mínima energía de bombeo para una óptima conversión de destilados, y hay varias maneras de optimizar la tecnología para hacerla más productiva y eficiente. Ello, gracias a ingeniería de nanopartículas que cosechan hasta el 80% de la luz solar para generar vapor. Mediante la adición de nanopartículas comercialmente disponibles de bajo costo a una membrana porosa, se ha desarrollado esta membrana que se calienta por un solo lado a fin de impulsar la destilación del agua a través de su propia superficie.

Esquema de la destilación convencional (arriba) y la realizada con luz solar y nanopartículas de carbono (abajo).
Esquema de la destilación convencional (arriba) y la realizada con luz solar y nanopartículas de carbono (abajo).

La integración de la capacidad de calefacción fototérmica dentro de una membrana de purificación de agua para la desalinización directa, impulsada por energía solar, abre nuevas oportunidades en la purificación del agua“, dijo Menachem Elimelech, coautor del nuevo estudio e investigador principal de NEWT para procesos de membrana.

Los resultados publicados corresponden al de un prototipo del dispositivo del tamaño de tres sellos postales y con solo unos pocos milímetros de grosor. La membrana de destilación en la cámara contenía una capa superior especialmente diseñada de nanopartículas infundidas en un polímero poroso. Las nanopartículas capturadoras de luz calentaron toda la superficie de la membrana cuando fueron expuestas a la luz solar. Una delgada capa de agua salada de medio milímetro de espesor fluía encima de la capa superior y una corriente de agua dulce fresca fluía por debajo.

Li dijo que el equipo de investigación del NEWT ya ha hecho un sistema mucho más grande que contiene un panel que es de unos 70 x 25 centímetros. En última instancia, dijo, NEWT espera producir un sistema modular en el que los usuarios puedan ordenar tantos paneles como ellos necesiten sobre la base de sus demandas diarias de agua.

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