Un estudio realizado en el Politecnico di Torino, en colaboración con el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), y publicado en la revista Ciencias de la energía y el medio ambiente , presenta un dispositivo de desalación solar capaz de eliminar espontáneamente la sal acumulada. En el futuro, Este descubrimiento podría conducir al desarrollo de sistemas de desalinización sostenibles con eficiencias estables a lo largo del tiempo.

El talón de Aquiles de las tecnologías de desalinización de agua es la cristalización de partículas de sal dentro de los diversos componentes del dispositivo. Este fenómeno de obstrucción provoca una reducción del rendimiento con el tiempo, limitando así la durabilidad de estos dispositivos. Abordar este problema es importante para garantizar una producción constante de agua dulce a lo largo del tiempo. Recientemente, Se han propuesto materiales nanoestructurados innovadores con propiedades anti-obstrucción, con el potencial de limitar la acumulación de sal. Sin embargo, el elevado coste de estos materiales dificulta la producción a gran escala de prototipos comerciales.

A partir de este problema, un equipo de ingenieros del Departamento de Energía del Politecnico di Torino (SMaLL), en colaboración con el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), ha estudiado a fondo los mecanismos subyacentes al transporte de partículas de sal en los dispositivos de desalinización. El estudio comenzó después de notar una inconsistencia entre las observaciones experimentales y los modelos teóricos clásicos de transporte de sal. En particular, los ingenieros del Politecnico di Torino, después de más de dos años de investigación numérica y de laboratorio financiada por la Compagnia di San Paolo (proyecto MITOR) y el CleanWaterCenter (CWC), han demostrado que esta gran diferencia en el transporte de sal se debe al llamado efecto Marangoni. Basado en este descubrimiento, los investigadores del Politecnico di Torino (Matteo Morciano, Matteo Fasano, Eliodoro Chiavazzo y Pietro Asinari, quien también ocupa el cargo de Director Científico del Instituto Nacional de Investigaciones Metrológicas (INRiM) y del MIT (Svetlana V. Boriskina) han creado un prototipo capaz de desalar el agua de mar de manera sustentable y remover espontáneamente la sal acumulada durante la operación.

El efecto Marangoni es un fenómeno también presente en la naturaleza, que se puede observar en la vida cotidiana:"En una solución acuosa, Las moléculas líquidas interactúan entre sí a través de enlaces intermoleculares que generan fuerzas llamadas "fuerzas de cohesión". Dos soluciones con diferentes concentraciones tendrán diferentes fuerzas de cohesión. La presencia de esta variación de concentración, y por tanto de las fuerzas de cohesión, hace que el líquido fluya lejos de las regiones de baja concentración, generando un proceso de remezcla. Este efecto es el responsable de las 'lágrimas' de vino que se observan en las paredes de la copa cuando se agita.

El efecto Marangoni, debido a un cambio de concentración en el líquido, por lo tanto, puede diseñarse y explotarse para aumentar la remezcla de soluciones con diferentes concentraciones. En nuestro dispositivo de desalación (donde las soluciones tratadas se basan en agua de mar en diferentes concentraciones), este fenómeno permite evitar la acumulación de sal en los evaporadores, asegurando una productividad constante y duradera del agua destilada, y salvaguardar los componentes sujetos a deterioro. Por lo tanto, nuestra estrategia fue diseñar un dispositivo capaz de aprovechar al máximo este efecto, logrando un paso más hacia las futuras aplicaciones comerciales del dispositivo ", explica Matteo Morciano, investigador del Departamento de Energía del Politecnico di Torino y primer autor de la investigación.

En la versión actual y considerando un área para la absorción de energía solar de aproximadamente un metro cuadrado, el dispositivo de desalinización puede suministrar más de 15 litros de agua por día. Es más, gracias al efecto Marangoni, el proceso de eliminación de sal es hasta 100 veces más rápido que las predicciones basadas en la difusión espontánea, favoreciendo así una rápida restauración de las propiedades de los componentes.

Los resultados de esta investigación, publicado en la revista Ciencias de la energía y el medio ambiente , puede tener implicaciones importantes en el diseño de una nueva generación de materiales y dispositivos de desalación, permitiéndoles 'autolimpiarse' espontáneamente la sal acumulada y garantizando un rendimiento estable y duradero. Actualmente se están realizando más investigaciones en el CleanWaterCenter del Politecnico di Torino, con el objetivo de hacer el prototipo industrializable y más versátil.