Con fondos del Ejército, los investigadores de la Universidad de Rochester han desarrollado un panel de aluminio que se inclina hacia el sol para purificar el agua. Crédito:Cortesía de la Universidad de Rochester.
Proporcionar agua potable a los soldados sobre el terreno y a los ciudadanos de todo el mundo es fundamental. y, sin embargo, uno de los mayores desafíos del mundo. Ahora, un nuevo material de aluminio súper absorbente y súper absorbente de luz desarrollado con fondos del Ejército podría cambiar eso.
Con fondos de la Oficina de Investigación del Ejército, un elemento del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU., Investigadores de la Universidad de Rochester han desarrollado un nuevo panel de aluminio que concentra de manera más eficiente la energía solar para evaporar y purificar el agua contaminada.
"El ejército y sus combatientes corren sobre el agua, por lo que existe un interés particular en la investigación de materiales básicos que podría conducir a tecnologías avanzadas para generar agua potable, "dijo el Dr. Evan Runnerstrom, gerente de programa en ARO. "Las propiedades combinadas de absorción de luz y súper absorción de estas superficies de aluminio pueden permitir la purificación de agua pasiva o de baja potencia para sostener mejor al guerrero en el campo".
Los investigadores desarrollaron una tecnología de procesamiento láser que convierte el aluminio regular en un tono negro, haciéndolo altamente absorbente, además de súper absorbente (absorbe el agua cuesta arriba contra la gravedad). Luego aplicaron este aluminio súper absorbente y súper absorbente para esta purificación de agua solar.
La tecnología presentada en Sostenibilidad de la naturaleza , utiliza una ráfaga de pulsos de láser de femtosegundos (ultracortos) para grabar la superficie de una hoja normal de aluminio. Cuando el panel de aluminio se sumerge en agua en un ángulo hacia el 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 para calentar rápidamente el agua. Finalmente, las estructuras de la superficie absorbente cambian los enlaces intermoleculares del agua, aumentando aún más la eficiencia del proceso de evaporación.
"Estas tres cosas juntas permiten que la tecnología funcione mejor que un dispositivo ideal con una eficiencia del 100 por ciento, "dijo el profesor Chunlei Guo, profesor de óptica en la Universidad de Rochester. "Este es un sencillo durable, forma económica de abordar la crisis mundial del agua, especialmente en las naciones en desarrollo ".
Los experimentos del laboratorio muestran que el método reduce la presencia de todos los contaminantes comunes, como detergente, tintes orina, metales pesados y glicerina, a niveles seguros para beber.
Los investigadores desarrollaron una tecnología de procesamiento láser que convierte el aluminio regular en un tono negro, haciéndolo altamente absorbente, así como súper absorbente. Luego aplicaron este aluminio súper absorbente y súper absorbente para la purificación solar del agua. Crédito:Cortesía de la Universidad de Rochester.
La tecnología también podría ser útil en los países desarrollados para aliviar la escasez de agua en las zonas afectadas por la sequía. y para proyectos de desalinización de agua, Dijo Guo.
El uso de la luz solar para hervir 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.
Purificación de agua a base de energía solar; sin embargo, puede reducir en gran medida estos contaminantes porque casi todas las impurezas se quedan atrás cuando el agua que se evapora se vuelve gaseosa y luego se condensa y se acumula.
El método más común de evaporación de agua a base de energía solar es el calentamiento por volumen, en el que se calienta un gran volumen de agua pero solo la capa superior puede evaporarse. Obviamente, esto es ineficiente, Guo dijo, porque solo se utiliza una pequeña fracción de la energía de calefacción.
Un enfoque más eficiente, llamado calentamiento interfacial, lugares flotantes, materiales absorbentes y absorbentes de varias capas en la parte superior del agua, de modo que solo sea necesario calentar el agua cerca de la superficie. Pero todos los materiales disponibles tienen que flotar horizontalmente sobre el agua y no pueden mirar directamente al sol. Es más, los materiales absorbentes disponibles se obstruyen rápidamente con los contaminantes que quedan después de la evaporación, requiriendo reemplazo frecuente de los materiales.
El panel de aluminio que desarrollaron los investigadores evita estas dificultades al extraer una fina capa de agua del depósito y directamente sobre la superficie del absorbedor solar para calentarla y evaporarla.
"Es más, porque utilizamos una superficie ranurada abierta, es muy fácil de limpiar simplemente rociándolo, "Dijo Guo." La mayor ventaja es que el ángulo de los paneles se puede ajustar continuamente para mirar directamente al sol cuando sale y luego se mueve por el cielo antes de ponerse, maximizando la absorción de energía ".
