Soluciones de agua sin grano de sal
Investigadores de la Universidad de Monash han desarrollado tecnología que puede entregar agua limpia a miles de comunidades en todo el mundo.
Se calcula que 844 millones de personas no tienen acceso a agua potable, mientras que cada minuto muere un recién nacido a causa de una infección causada por la falta de agua potable y un medio ambiente impuro.
La desalinización del agua de mar y el reciclaje de las aguas residuales son dos maneras de aliviar el problema de la escasez de agua, pero los enfoques convencionales son intensivos en energía y se basan en la combustión de combustibles fósiles. De hecho, el tratamiento del agua utiliza alrededor del 3% del suministro mundial de energía.
Investigadores de la Universidad de Monash han desarrollado tecnología pasiva de energía que es capaz de entregar agua limpia y potable a miles de comunidades, simplemente usando materiales fototérmicos y la energía del sol.
Bajo la dirección del profesor Xiwang Zhang, del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Monash, los investigadores han desarrollado un robusto sistema de generación de vapor solar que logra una producción eficiente y continua de agua limpia a partir de agua salada con casi un 100% de eliminación de sal.
Mediante el control preciso de la cristalización de la sal sólo en el borde del disco de evaporación, este novedoso diseño también puede cosechar las sales.
La viabilidad y durabilidad del diseño han sido validadas utilizando agua de mar de Lacepede Bay en el sur de Australia. Esta tecnología es una solución prometedora para la escasez de agua en áreas regionales donde no hay electricidad disponible.
Los hallazgos fueron publicados en la revista internacional Energy & Environmental Science.
"La seguridad del agua es el mayor reto al que se enfrenta el mundo en el siglo XXI, especialmente a medida que la población crece y los efectos del cambio climático toman forma. Las comunidades en desarrollo y con pocos recursos son las que más sufren los efectos de estos factores", dijo el profesor Zhang.
"La utilización de la energía solar para el tratamiento del agua ha sido ampliamente considerada como una de las soluciones sostenibles para hacer frente a la escasez de agua limpia en algunas comunidades, sin sacrificar nuestro medio ambiente o nuestros recursos.
"A pesar de los importantes avances logrados en el desarrollo de materiales, el proceso de evaporación se ha visto obstaculizado por la concentración de sal en la superficie, lo que afecta a la calidad del agua producida".
Los investigadores crearon un disco usando papel de filtro superhidrófilo con una capa de nanotubos de carbono para la absorción de la luz. Un hilo de algodón, de 1 mm de diámetro, actuaba como canal de transporte de agua, bombeando agua salina hacia el disco de evaporación.
El agua salina es transportada por el hilo de algodón desde la solución a granel hasta el centro del disco de evaporación. El papel de filtro atrapa el agua pura y empuja la sal restante a los bordes del disco.
La absorbancia de la luz se midió en un 94% en todo el espectro solar. El disco también mostró un rápido aumento de la temperatura cuando se expuso a la luz tanto en estado seco como húmedo, aumentando de 25C a 50C y de 17,5C a 30C respectivamente en un minuto.
Esta tecnología también tiene un gran potencial en otros campos, como la descarga de líquidos cero de aguas residuales industriales, la deshidratación de lodos, la gestión de relaves mineros y la recuperación de recursos. Los estudios futuros buscarán extender la tecnología a estas aplicaciones con el apoyo de la industria.
"Los resultados de nuestro estudio avanzan un paso más hacia la aplicación práctica de la tecnología de generación de vapor solar, demostrando un gran potencial en la desalinización del agua de mar, la recuperación de recursos de las aguas residuales y la descarga cero de líquidos", dijo el profesor Zhang.
"Esperamos que esta investigación pueda ser el punto de partida para nuevas investigaciones sobre formas energéticas pasivas de proporcionar agua limpia y segura a millones de personas, iluminando el impacto ambiental de los residuos y recuperando recursos de los mismos".
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