Según un estudio prometedor, un nuevo método de desalinización de agua de mar mediante energía solar podría proporcionar agua potable sin aditivos químicos. Dado que millones de personas carecen de acceso a agua potable segura, esto representa una gran esperanza. La desalinización suele ser extremadamente costosa y requiere mucha energía, lo que impulsa a los investigadores a explorar métodos alternativos para producir agua limpia y fresca. De tener éxito, esta nueva tecnología podría ofrecer un método de desalinización más sostenible y una forma menos invasiva de extraer minerales importantes.
Aproximadamente 2200 millones de personas en todo el mundo carecen de acceso a agua potable segura y limpia. Algunas regiones del planeta cuentan con vastas reservas de agua fácilmente disponible, pero inutilizable debido a su alto contenido de sal. Las regiones áridas rodeadas de mares y océanos suelen enfrentarse a este problema, y muchas están invirtiendo en proyectos de desalinización a gran escala para convertir el agua de mar en agua dulce.
Los métodos tradicionales de desalinización incluyen la ósmosis inversa y la destilación térmica. Sin embargo, estos métodos consumen mucha energía, requieren un tratamiento previo y posterior del agua y generan un residuo salino concentrado conocido como salmuera. Esta salmuera es extremadamente perjudicial para la vida marina al regresar al océano, ya que aumenta la salinidad y reduce los niveles de oxígeno.
La desalinización de un metro cúbico de agua puede liberar aproximadamente 12,6 kg de dióxido de carbono, una cantidad significativa si se tiene en cuenta que una persona promedio consume unos 382 litros de agua al día. El consumo de agua es aún mayor en la agricultura: producir suficiente alimento para una persona durante un día requiere 3000 litros de agua. Los métodos tradicionales de desalinización también utilizan productos químicos como antiespumantes y cloro, que normalmente se vierten de nuevo al mar y pueden dañar la vida marina.
En mayo, investigadores de la Universidad de Rochester en Nueva York anunciaron el desarrollo de un nuevo proceso de desalinización solar-térmica que, según afirman, produce agua dulce de manera energéticamente eficiente. Además, investigadores del Instituto de Óptica aseguran que este proceso no genera salmuera residual ni requiere aditivos químicos para el pretratamiento. Asimismo, produce entre 0,6 y 6,7 kg de dióxido de carbono por metro cúbico de agua. El equipo, liderado por Chunlei Guo, profesor de óptica y física, publicó sus resultados en un artículo reciente.
Según los investigadores, esta tecnología utiliza paneles solares de metal negro tratados con láseres de femtosegundos, lo que hace que la superficie sea superabsorbente y con una gran capacidad de absorción de agua. Los paneles cuentan con una zona activa tratada con láser que atrae una fina capa de agua a la superficie, absorbiendo casi toda la radiación solar, destilando el agua y depositando las sales y minerales restantes en las caras no tratadas del panel, o zona "pasiva", para evitar que la sal obstruya la zona activa e interrumpa el proceso continuo de desalinización.
Si bien otros científicos ya habían desarrollado métodos de desalinización solar-térmica que funcionaban en condiciones de laboratorio, estos métodos se probaban generalmente con agua dulce mezclada con cloruro de sodio, no con agua de mar. En muchos de estos experimentos, los investigadores descubrieron que el cloruro de sodio cristalizaba, dejando un precipitado granular que permitía el paso del agua y la disolución de la sal. De esta forma, los paneles solares podían limpiarse fácilmente.
Sin embargo, debido a la composición más compleja del agua de mar, muchos de estos métodos han demostrado ser ineficaces en condiciones reales. El agua de mar contiene otros minerales, como el magnesio y el calcio, que cristalizan de forma diferente y pueden obstruir la superficie del panel solar, restringiendo el flujo de agua, de forma similar a lo que ocurre con las alcachofas de ducha cuando se acumula cal.
El equipo de Guo empleó un enfoque diferente para intentar superar algunos de estos problemas comunes. Los investigadores de Rochester grabaron con precisión surcos en el metal ferroso para permitir que las sales y los minerales del agua de mar se escurrieran sin obstaculizar el proceso de filtración. También introdujeron un "efecto de anillo de café" en el experimento. "Si se deja caer café sobre la superficie, el agua se evaporará con el tiempo, dejando un anillo en el borde exterior, que representa partículas de café concentradas", explicó Guo. "Utilizamos el mismo principio para desplazar las sales hacia la región pasiva".
El equipo probó su método de desalinización solar-térmica con muestras de agua de los océanos Pacífico, Atlántico e Índico para evaluar su eficacia. Gracias a que su tecnología extrae sales y minerales en estado sólido, no deja residuos salinos contaminantes. Además de convertir agua salada en agua dulce, puede utilizarse para producir sal de mesa y extraer minerales esenciales como el litio, fundamentales para la transición ecológica global.
Los investigadores afirman que pueden utilizar los mismos paneles solares ultraeficientes para separar el litio de otras sales durante la desalinización, mediante la incorporación de nanopartículas de titanato de hidrógeno en las ranuras del panel. En un experimento con muestras de agua del Gran Lago Salado, el equipo extrajo aproximadamente el 50 % del litio de las partículas de sal usadas.
Tras realizar exhaustivas pruebas de la tecnología en agua de mar, el equipo de Rochester considera que es escalable y mucho más respetuosa con el medio ambiente que los métodos de desalinización actuales. Una ventaja adicional es la capacidad de extraer minerales críticos, lo que podría hacerla muy atractiva para gobiernos y empresas que buscan invertir en cadenas de suministro de minerales más sostenibles y menos dependientes de operaciones mineras perjudiciales para el medio ambiente.
Felicity Bradstock para Oilprice.com
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