El informe más reciente del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático de las Naciones Unidas pinta un panorama sombrío para el suministro mundial de agua:de los 7.800 millones de personas en la Tierra, alrededor de 4.000 millones no tienen acceso a agua suficientemente limpia durante al menos un mes cada año. Si bien se han propuesto varios esquemas de purificación de agua, fallan constantemente en algún punto crítico; por lo general, no son lo suficientemente estables, grandes o resistentes para las aplicaciones del mundo real, según investigadores del Instituto Técnico de Física y Química de la Academia de Ciencias de China. y la Universidad de Xiamen en China, quienes pueden haber resuelto el problema.

El 22 de marzo en Nano Research , los investigadores informaron los detalles de una nueva plataforma que utiliza la luz solar para purificar el agua de mar con una alta eficiencia energética en comparación con otros enfoques similares (más del 90 %) y, al mismo tiempo, evita los errores comunes.

"Existe una enorme demanda de agua dulce en los hogares y para aplicaciones industriales, agrícolas y de otro tipo, por lo que se han desarrollado varias tecnologías de purificación de agua para aliviar la escasez de recursos de agua dulce", dijo el autor del artículo, Miao Wang, de la Facultad de Materiales de la Universidad de Xiamen. "Al comparar las vías, la purificación de agua de mar o agua contaminada mediante la evaporación interfacial impulsada por la energía solar es prometedora como un sistema de bajo costo".

Tales enfoques de purificación utilizan la luz solar para calentar el agua en su superficie, evaporando el líquido y separando las contrapartes contaminadas o saladas de las moléculas de agua, que luego escapan al aire como vapor para ingresar al ciclo natural de condensación para convertirse en agua limpia y consumible. El problema, según el autor del artículo Xu Hou, de la Facultad de Química e Ingeniería Química y de la Facultad de Ciencias Físicas y Tecnología de la Universidad de Xiamen, es que los intentos de escalar este enfoque para su aplicación en el mundo real se han visto obstaculizados por la contaminación del petróleo, la inestabilidad, la salinidad. cristalización y complicados procesos de fabricación.

"Para generar más agua purificada bajo la misma cantidad de luz solar, ¿cómo adquirimos más energía para calentar el agua localmente para mejorar la tasa de vaporización, sin encontrar los inconvenientes de otros enfoques?" preguntó Hou. "Respondimos a esa pregunta y diseñamos una plataforma de evaporador ultraestable y resistente a la sal que puede mantener una evaporación acelerada mientras continúa repeliendo el aceite para evitar la contaminación".

Los investigadores combinaron dos geles en una emulsión de aceite en agua. El material de gel, llamado organohidrogel, puede cambiar entre fases de la materia, pero es en gran parte líquido contenido en una red de cadenas moleculares. Al dosificar el organohidrogel con nanotubos de carbono, los investigadores crearon "puntos calientes" que pueden enfocar localmente la luz solar en la superficie del agua, evitando la disipación de calor en toda el área. La estructura ramificada del material también ayuda a impedir la disipación de energía y ayuda en la transferencia de moléculas para evitar la cristalización de la sal.

El organohidrogel tiene una baja densidad, por lo que cuando se sumerge por debajo del nivel de la superficie del agua, puede volver a flotar por sí mismo para soportar el proceso de evaporación. El agua elevada rodea el evaporador, creando un efecto de repulsión capilar lateral en el que las moléculas de aceite se desprenden del agua que se está calentando, como el mercurio se desprende del vidrio de un termómetro.

En pruebas experimentales, la plataforma evaporó alrededor de 2,4 kilogramos de agua por metro cuadrado por hora y podría persistir durante 240 horas sin necesidad de eliminación adicional, incluso en condiciones de "tremenda contaminación por petróleo", dijo el autor del artículo, Shutao Wang, de la Academia China de Ciencias (CAS). ) Laboratorio Clave de Materiales Bioinspirados y Ciencia Interfacial, Instituto Técnico de Física y Química.

"Desarrollamos una plataforma de calentamiento anti-incrustaciones de aceite con una notable utilización de energía solar, que muestra un gran potencial para la purificación de agua práctica impulsada por energía solar, incluso en aguas muy contaminadas", dijo Wang, "Esperamos que este enfoque económico y respetuoso con el medio ambiente ayudar a aliviar aún más la escasez mundial de recursos de agua dulce". + Explora más

Nuevo nanocompuesto mejora la evaporación solar para la purificación del agua