Nueva tecnología solar podría producir agua potable para millones de personas necesitadas

Los dispositivos similares a tanques, llamados alambiques solares, utilizan el sol para evaporar el agua sucia o salada y condensar el vapor en agua potable segura.

Pero los alambiques grandes y caros solo pueden producir suficiente agua para una familia pequeña.

Ahora, investigadores han desarrollado un nuevo material que acelera el proceso de evaporación, lo que permite que una pequeña fuente solar proporcione todo el agua potable que una familia necesita.

Si la tecnología resulta lo suficientemente barata, podría proporcionar a millones de personas acceso a agua potable limpia.

De acuerdo con UNICEF, 783 millones, o casi una de cada 10 personas en todo el mundo, carecen de ese acceso.

Estas personas gastan un total de 200 millones de horas al día para obtener agua de fuentes distantes.

Y a pesar de que existen tecnologías para purificar el agua contaminada y desalinizar el agua de mar, éstas generalmente requieren una infraestructura costosa y mucha energía, lo que las pone fuera del alcance de muchas comunidades.

Recientemente, investigadores han estado trabajando para mejorar los alambiques solares como una alternativa barata y de baja tecnología.

El alambique tradicional es poco más que un recipiente de fondo negro lleno de agua y cubierto con vidrio transparente o plástico.

El fondo negro absorbe la luz del sol, calentando el agua para que se evapore y deje atrás los contaminantes.

El vapor de agua se condensa en la cubierta transparente y se filtra en un colector.

Pero la salida es baja porque los rayos del sol deben calentar todo el volumen de agua antes de que comience la evaporación.

Las versiones disponibles comercialmente producen aproximadamente 0,3 litros de agua por hora por metro cuadrado (L/h/m²) de la superficie del agua cubierta.

La persona promedio requiere alrededor de 3 litros de agua al día para beber.

Proporcionar suficiente agua potable para una familia pequeña requiere un tamaño de alrededor de 5 metros cuadrados.

Operando en su mejor momento teórico, tales dispositivos solo pueden producir 1.6 L/h/m².

Guihua Yu, un científico de materiales de la Universidad de Texas en Austin, y sus colegas informaron recientemente una forma de evitar este límite.

Se trata de hidrogeles, mezclas de polímeros que forman una red 3D porosa y absorbente de agua.

Yu y sus colegas diseñaron una esponja de dos polímeros, uno de ellos un polímero de unión al agua llamado alcohol polivinílico (PVA), el otro un absorbente de luz llamado polipirrol (PPy), que luego se colocaron sobre la superficie del agua en una fuente solar.

Dentro del gel, una capa de moléculas de agua se unen fuertemente al PVA, cada una de las cuales forma múltiples enlaces químicos conocidos como enlaces de hidrógeno.

Pero con gran parte de su capacidad de enlace vinculada con el PVA, las moléculas de agua unidas se unen solo libremente a otras moléculas de agua cercanas, creando lo que Yu llama “agua intermedia”.

Debido a que las moléculas de agua intermedias comparten menos enlaces con sus vecinas, se evaporan más fácilmente que el agua regular.

Y cuando lo hacen, son reemplazadas de inmediato por otras moléculas de agua en el alambique.

Utilizando esta tecnología, el sistema solar de Yu produjo 3,2 L/h/m² de agua, el doble del límite teórico, informó su equipo el año pasado en Nature Nanotechnology.

Ahora, Yu y sus colegas han creado un hidrogel aún mejor.

Se mezclaron en un tercer polímero, llamado quitosano, que también atrae fuertemente el agua.

Al agregar quitosano a la mezcla, se creó un gel que podía contener más agua y, como resultado, aumentó la cantidad de agua intermedia.

Los investigadores informan en Science Advances, que el alambique utiliza el agua destilada con hidrogel a una tasa de 3.6 L/h/m², la tasa más alta jamás registrada y aproximadamente 12 veces la cantidad producida por las versiones comerciales disponibles en la actualidad.

“Este es un punto de partida fantástico”, dice Peng Wang, ingeniero ambiental de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah en Thuwal, Arabia Saudita.

Wang señala que a esta mayor tasa de producción de agua, una instalación solar de 1 metro cuadrado podría producir aproximadamente 30 litros de agua potable limpia por día, suficiente para una familia pequeña.

Aún mejor, dice, los tres polímeros en el hidrogel están disponibles comercialmente y son baratos.

Eso significa que si los alambiques que los usan son lo suficientemente resistentes, podrían ayudar a proporcionar agua limpia a quienes más la necesitan.

Fuente: Science Mag