- EXPANSIÓN
Convertir el agua salada en agua dulce siempre ha sido un objetivo primordial para evitar la escasez del líquido más necesario para el consumo humano y la agricultura.
El problema es que la desalinización requiere instalaciones de grandes dimensiones con un alto consumo energético. Pero una nueva investigación realizada por un grupo de científicos de la Universidad de Cornell (EEUU) ha descubierto un camino radicalmente distinto.
Se trata de la posibilidad de hacer que el tejido de lana de oveja absorba la radiación solar, lo que provoca que el agua suba a la superficie y poder evaporarla desde allí. El vapor que se genera a través de este proceso puede condensarse después como agua dulce.
Por el momento, esta técnica está muy lejos de sustituir a las desalinizadoras convencionales utilizadas principalmente en países con escasez de agua dulce como Arabia Saudita, Emiratos Árabes Unidos, Kuwait, Omán e Israel.
La importancia del descubrimiento, publicado en la revista científica Advanced Science, reside en el posible uso doméstico de esta técnica. La lana permitiría producir pequeñas cantidades de agua limpia con materiales sencillos, energía solar y una infraestructura mínima sin necesidad de grandes inversiones.
El hallazgo parte de una investigación cuyo objetivo inicial nada tenía que ver con esta finalidad. El equipo de científicos, dirigido por la especialista en fibras Larissa M. Shepherd, llevaba tiempo investigando cómo fabricar tejidos extremadamente negros inspirándose en las estructuras microscópicas de las plumas de algunas aves exóticas.
El equipo consiguió el año pasado transformar lana merina convencional en un material con una reflectancia media de apenas el 0,13% de la luz visible. Esto provoca que casi toda la luz que llega al tejido deje de reflejarse. Además de las aplicaciones ópticas y textiles, el experimento también sugería la posibilidad de aprovechar toda esa radiación absorbida para producir calor.
Al llegar a esta conclusión, los investigadores crearon un sistema de generación interfacial de vapor solar. Esto hace que, en lugar de calentar un depósito completo de agua, la energía se concentre justo donde interesa: en la fina capa de agua situada sobre el material absorbente. Ahí se encuentra la eficiencia de la prueba.
El ciclo completo quedaría así. El tejido absorbe agua, la radiación solar calienta su superficie, el agua se evapora y después ese vapor se condensa en otra superficie, separándose así de las sales y de los contaminantes no volátiles que tiene el agua. El resultado no es un filtro convencional, sino que el tejido se convierte en un destilador solar.
Los investigadores también probaron a teñir la lana con polidopamina (PDA), un polímero con buenas propiedades de absorción de la radiación y conversión fototérmica. En ese caso, la luz absorbida también terminaba transformándose en calor.
El último paso fue aprovechar ambas superficies del tejido como zonas de evaporación. Bajo una iluminación equivalente a un sol, la lana teñida con polidopamina alcanzó una tasa de evaporación de 2,21 kg/m²/h, mientras que la lana ultranegra llegó a 2,43 kg/m²/h.
Como la densidad del agua es aproximadamente de un kilogramo por litro, un metro cuadrado de tejido ultranegro es capaz de evaporar alrededor de 2,43 litros de agua por hora. La elección del tejido de lana se deba a que su estructura fibrosa permite que el agua ascienda por capilaridad, algo parecido a lo que ocurre cuando una toalla entra en contacto con un líquido.
La investigación todavía no es capaz de asegurar que un dispositivo instalado al aire libre vaya a proporcionar 2,43 litros cada hora durante todo el día. Ya que su rendimiento puede verse modificado por diversos factores como la humedad, la temperatura ambiente, el viento, el ángulo solar y las pérdidas durante la condensación.
La propia investigación plantea que quizá no siempre compense fabricar la versión más sofisticada con lana ultranegra, porque la lana tratada únicamente con polidopamina ya ofrece un rendimiento elevado. Los dos sistemas tienen un enemigo común, la sal que se queda atrás después de la evaporación del agua.
Si cristaliza sobre la superficie absorbente puede bloquear los poros, reducir el transporte de agua y hacer caer el rendimiento. Los científicos consiguieron mantener una tasa de evaporación estable durante 10 horas de funcionamiento continuo sin que la sal se acumulara sobre el tejido. Es una señal prometedora, aunque todavía limitada porque una instalación real tendría que trabajar durante semanas, meses o años.
La evaporación separa físicamente el agua de las sales disueltas. Cuando el vapor vuelve a condensarse, se obtiene agua con una concentración salina mucho menor. El equipo de científicos consiguió agua cuya salinidad se situó por debajo de los límites establecidos para agua potable.
A partir de ahora, el equipo Cornell quiere probar la tecnología también con agua de lluvia y aguas residuales, además de desarrollar mejores diseños para recoger el agua condensada.
Será imposible que esta técnica sustituya a las plantas desalinizadoras, pero sí podría abastecer de agua a comunidades costeras aisladas, islas pequeñas, explotaciones agrícolas remotas, situaciones de emergencia o regiones donde transportar combustible, electricidad y repuestos sea complicado.
Antes de llegar ahí, falta resolver una pieza fundamental, la recogida de todo el vapor producido. Evaporar mucha agua en el laboratorio sirve de poco si posteriormente el diseño pierde una parte importante antes de condensarla.
El reto científico está ahora en llevar el proceso fuera del simulador del laboratorio con agua marina real, meses de funcionamiento y calculando del coste por litro para comprobar si la técnica tiene visos de convertirse en la productora de agua potable del futuro.
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