Investigadores de la Universidad de Waterloo han diseñado un dispositivo energéticamente eficiente que produce agua potable a partir de agua de mar utilizando un proceso de evaporación impulsado principalmente por la energía solar.
Dispositivo energéticamente eficiente utiliza energía Solar para convertir agua de mar en agua potable
La desalación es esencial para muchas naciones costeras e insulares, ya que permite el acceso al agua potable en regiones donde la escasez de agua es una preocupación creciente. Con el aumento acelerado de la población y el incremento del consumo global de agua, la demanda de nuevas tecnologías para generar agua dulce es cada vez más urgente.
Según el Informe Mundial de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos 2024, alrededor de 2,2 mil millones de personas en el mundo carecen de acceso a agua limpia, lo que resalta la necesidad de soluciones tecnológicas innovadoras que puedan suministrar agua dulce de manera sostenible.
Limitaciones de los sistemas de desalación convencionales
Los sistemas actuales de desalación suelen utilizar membranas para separar la sal del agua de mar. Sin embargo, este proceso requiere grandes cantidades de energía y frecuentemente provoca la acumulación de sal en la superficie de los dispositivos, lo que bloquea el flujo de agua y disminuye la eficiencia. Debido a este fenómeno, los sistemas necesitan mantenimiento frecuente y no pueden operar de manera continua.
Inspiración en la naturaleza: La solución de Waterloo
Para superar estas limitaciones, los investigadores de la Universidad de Waterloo se inspiraron en el ciclo natural del agua, emulando el mecanismo por el cual los árboles transportan el agua desde las raíces hasta las hojas. Han desarrollado un dispositivo que permite la desalación continua sin necesidad de un mantenimiento intensivo. Este avance ha sido publicado en la revista Nature Communications.
Según el profesor Michael Tam, del Departamento de Ingeniería Química de Waterloo, el sistema está basado en la observación de cómo la naturaleza sostiene el ciclo del agua, permitiendo que el agua se evapore y se condense en un ciclo cerrado. De esta manera, se evita la acumulación de sal que, en otros sistemas, reduce la eficiencia.
Innovaciones técnicas del dispositivo
El dispositivo es alimentado por energía solar y tiene una tasa de conversión del 93%, cinco veces más eficiente que los sistemas de desalación actuales. Además, puede producir aproximadamente 20 litros de agua potable por metro cuadrado al día, cantidad que coincide con la recomendación de la Organización Mundial de la Salud (OMS) para satisfacer las necesidades básicas de consumo y saneamiento de una persona.
Este innovador dispositivo está fabricado con espuma de níquel recubierta con un polímero conductor y partículas de polen termo-responsivas. Este material es capaz de absorber la luz solar a lo largo de todo el espectro de radiación solar, transformando la energía del sol en calor. Una fina capa de agua salada sobre el polímero se calienta y es transportada hacia arriba, replicando el proceso de capilaridad que ocurre en los árboles.
A medida que el agua se evapora, la sal restante se desplaza hacia la capa inferior del dispositivo, en un proceso similar al contralavado en las piscinas, lo que evita el bloqueo del flujo de agua y permite un funcionamiento continuo.
Beneficios y Futuro del dispositivo
El profesor Yuning Li, también del Departamento de Ingeniería Química de Waterloo, destacó que el dispositivo es no solo eficiente, sino también portátil, lo que lo convierte en una herramienta ideal para su uso en regiones remotas donde el acceso a agua potable es limitado. Esta tecnología ofrece una solución sostenible a la crisis emergente del agua.
En el futuro, los investigadores planean construir un prototipo que pueda ser desplegado en el mar para probar la tecnología a mayor escala. Si las pruebas resultan exitosas, el dispositivo podría suministrar agua potable de manera sostenible a las comunidades costeras, contribuyendo al logro de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas, particularmente en las áreas de salud (ODS 3), acceso al agua (ODS 6), reducción de desigualdades (ODS 10) y producción y consumo responsables (ODS 12).
Impacto global
La aplicación de esta tecnología podría transformar la vida de millones de personas en regiones afectadas por la escasez de agua, especialmente en áreas costeras y remotas donde la infraestructura hídrica es limitada. Al depender principalmente de la energía solar, el dispositivo no solo es una solución efectiva en términos de eficiencia energética, sino también una alternativa más sostenible y accesible para el futuro de la desalación a nivel global.
Además, su capacidad para operar sin necesidad de mantenimiento frecuente lo convierte en una opción viable y económica, favoreciendo su implementación en comunidades con recursos limitados. Con la posibilidad de ser escalado y probado en condiciones reales, este avance promete contribuir significativamente a enfrentar los desafíos relacionados con el acceso al agua potable en todo el mundo.
Este desarrollo resalta cómo la investigación científica y la innovación tecnológica, inspirada en los procesos naturales, pueden ofrecer soluciones tangibles a los problemas más apremiantes de nuestra era, alineándose con los esfuerzos globales para garantizar un futuro más sostenible y equitativo.
Vía uwaterloo.ca