Ingenieros del MIT y de China pretenden convertir el agua de mar en agua potable con un dispositivo completamente pasivo inspirado en el océano y alimentado por el sol.
En un artículo que aparece en la revista Joule, el equipo describe el diseño de un nuevo sistema de desalinización solar que toma agua salada y la calienta con luz solar natural.
La configuración del dispositivo permite que el agua circule en remolinos, de una manera similar a la circulación “termohalina” mucho más grande del océano. Esta circulación, combinada con el calor del sol, hace que el agua se evapore, dejando sal. El vapor de agua resultante se puede condensar y recolectar como agua pura y potable. Mientras tanto, la sal sobrante continúa circulando a través y fuera del dispositivo, en lugar de acumularse y obstruir el sistema.
El nuevo sistema tiene una tasa de producción de agua más alta y una tasa de rechazo de sal más alta que todos los demás conceptos de desalinización solar pasiva que se están probando actualmente.
Seis litros en una maleta
Los investigadores estiman que si el sistema se amplía al tamaño de una maleta pequeña, podría producir entre 4 y 6 litros de agua potable por hora y durar varios años antes de necesitar piezas de repuesto. A esta escala y rendimiento, el sistema podría producir agua potable a un ritmo y precio más baratos que el agua de la canilla.
“Por primera vez, es posible que el agua producida por la luz solar sea incluso más barata que el agua del grifo”, dice Lenan Zhang, científica investigadora del Laboratorio de Investigación de Dispositivos del MIT.
El equipo imagina que un dispositivo a mayor escala podría producir pasivamente suficiente agua potable para satisfacer las necesidades diarias de una familia pequeña. El sistema también podría abastecer a comunidades costeras aisladas de la red donde el agua de mar es fácilmente accesible.
Nuevo diseño
El corazón del nuevo diseño del equipo es un escenario único que se asemeja a una caja delgada, rematado con un material oscuro que absorbe eficientemente el calor del sol. En el interior, la caja está dividida en una sección superior e inferior. El agua puede fluir a través de la mitad superior, donde el techo está revestido con una capa evaporadora que utiliza el calor del sol para calentar y evaporar el agua en contacto directo.
Luego, el vapor de agua se canaliza a la mitad inferior de la caja, donde una capa de condensación enfría el vapor con aire y lo convierte en un líquido potable sin sal. Los investigadores colocaron toda la caja inclinada dentro de un recipiente vacío más grande, luego conectaron un tubo desde la mitad superior de la caja hasta el fondo del recipiente y lo hicieron flotar en agua salada.
En esta configuración, el agua puede subir naturalmente a través del tubo y entrar en la caja, donde la inclinación de la caja, combinada con la energía térmica del sol, induce al agua a girar a medida que fluye. Los pequeños remolinos ayudan a poner el agua en contacto con la capa superior de evaporación mientras mantienen la sal circulando, en lugar de sedimentarse y obstruirse.
Etapas
El equipo construyó varios prototipos, con una, tres y diez etapas, y probó su rendimiento en agua de diferente salinidad, incluida agua de mar natural y agua siete veces más salada.
A partir de estas pruebas, los investigadores calcularon que si cada etapa se ampliara a un metro cuadrado, se producirían hasta 5 litros de agua potable por hora, y que el sistema podría desalinizar agua sin acumular sal durante varios años. Dada esta vida útil prolongada y el hecho de que el sistema es completamente pasivo y no requiere electricidad para funcionar, el equipo estima que el costo total de funcionamiento del sistema sería más barato que lo que cuesta producir agua de la canilla en los Estados Unidos.
“Demostramos que este dispositivo es capaz de lograr una vida útil prolongada”, afirma Zhong. “Esto significa que, por primera vez, es posible que el agua potable producida por la luz solar sea más barata que el agua de la canilla. Esto abre la posibilidad de que la desalinización solar aborde los problemas del mundo real”.
