Se calcula que dos tercios de la humanidad sufre escasez de agua, y muchas de la zonas de mundo en vías de desarrollo, carecen, además de suministro de electricidad o esta llega solo a ratos. Por ello, numerosas investigaciones se han centrado en la desalinización de agua de mar o agua salobre mediante el uso de calor solar.
Sin embargo, estos esfuerzos se han topado, habitualmente, con problemas técnicos, siendo el más común el ensuciamiento del equipo por la acumulación de sal. Debido a ello, los sistemas para desalinizar agua mediante energía solar acaban volviéndose demasiado complejos y caros.
Ahora, el equipo científico, en el que participan, entre otros investigadores, Lenan Zhang, Xiangyu Li y Evelyn Wang, todos ellos del MIT, ha dado con nuevo método de desalinización de agua de mar no solo eficiente sino económico usando energía solar térmica. Los investigadores afirman que, entre sus principales ventajas, estarían su alto rendimiento y la fiabilidad de su funcionamiento, incluso bajo condiciones extremas y que en otros sistemas obligarían a realizar mucho trabajo de mantenimiento y cuantiosas reparaciones.
El equipo ha comprobado que este método también podría utilizarse para depurar aguas residuales o para generar vapor de agua con el que esterilizar instrumental médico, todo ello sin necesidad de otra fuente de energía que la luz solar.
Materiales baratos, casi caseros
"Se han hecho muchas demostraciones de diseños de evaporación basados en la energía solar, de alto rendimiento y que rechazan la sal", dice Wang. "El reto ha sido el problema del ensuciamiento de la sal, que la gente no ha abordado realmente”. En concreto, lo que estos investigadores han hecho es desarrollar un sistema de desalinización sin “mechas”, que es como hasta ahora se ha extraído el agua salina, y así han evitado el principal problema de las mechas: acumulan la sal y son difíciles de limpiar.
El resultado es un sistema de capas, con material oscuro en la parte superior para absorber el calor del sol, y luego una fina capa de agua por encima de otra de material perforado, asentada sobre un depósito profundo de agua salada, como un tanque o un estanque. Tras cuidadosos cálculos y experimentos, los investigadores determinaron el tamaño óptimo de los agujeros practicados en el material perforado (2,5 mm de diámetro), que en sus pruebas era de poliuretano.
Los agujeros son lo suficientemente grandes como para permitir una circulación convectiva natural entre la capa superior de agua, más caliente, y el depósito inferior, más frío. Esa circulación arrastra de forma natural la sal de la fina capa superior hacia la masa de agua inferior, mucho más grande, donde queda bien diluida y deja de ser un problema.
"Nos permite conseguir un alto rendimiento y, al mismo tiempo, evitar esta acumulación de sal", dice Wang, catedrático de Ingeniería y director del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT.
Li añade que este sistema, además de tener un alto rendimiento y ser muy fiable, permite trabajar con agua salina casi saturada, de manera que también es muy útil para el tratamiento de aguas residuales. Y todo ello lo han logrado utilizando materiales baratos, casi domésticos. La clave fue analizar y comprender el flujo convectivo que impulsa este sistema totalmente pasivo, explica Li.
