Un equipo de investigadores han desarrollado un nuevo material que podría purificar el agua contaminada mediante energía solar.
Brindar agua limpia a los soldados en el campo y a los ciudadanos de todo el mundo es esencial y, sin embargo, uno de los mayores desafíos del mundo. Ahora, un nuevo material de aluminio súper absorbente y que usa la luz ha sido desarrollado con fondos del Ejército y podría cambiar eso.
Con fondos de la Oficina de Investigación del Ejército, investigadores de la Universidad de Rochester han desarrollado un nuevo panel de aluminio que concentra más eficientemente la energía solar para evaporar y purificar el agua contaminada.
El Dr. Evan Runnerstrom, gerente de programa de ARO, dijo en un comunicado:
«El Ejército y sus guerreros corren sobre el agua, por lo que hay un interés particular en la investigación de materiales básicos que podría conducir a tecnologías avanzadas para generar agua potable. Las propiedades combinadas de absorción de luz y súper absorbente de estas superficies de aluminio pueden permitir la purificación de agua pasiva o de baja potencia para sostener mejor al guerrero en el campo».
Los investigadores desarrollaron una tecnología de procesamiento por láser que convierte el negro de aluminio normal, lo que lo hace altamente absorbente, así como súper absorbente (absorbe el agua cuesta arriba contra la gravedad). Luego aplicaron este aluminio súper absorbente para esta purificación de agua solar.
Los investigadores desarrollaron una tecnología de procesamiento por láser que hace al aluminio altamente absorbente. Luego aplicaron este aluminio súper absorbente para la purificación solar del agua. Crédito: Universidad de Rochester.
La tecnología presentada en Nature Sustainability utiliza una explosión de pulsos láser de femtosegundos (ultracortos) para grabar la superficie de una lámina normal de aluminio. Cuando el panel de aluminio se sumerge en agua en un ángulo orientado hacia el Sol, dibuja una película delgada de agua hacia arriba sobre la superficie del metal. Al mismo tiempo, la superficie ennegrecida retiene casi el 100 por ciento de la energía que absorbe del Sol para calentar rápidamente el agua. Finalmente, las estructuras de superficie absorbente cambian los enlaces intermoleculares del agua, aumentando aún más la eficiencia del proceso de evaporación.
Chunlei Guo, profesor de la Universidad de Rochester, dijo en un comunicado:
«Estas tres cosas juntas permiten que la tecnología funcione mejor que un dispositivo ideal con una eficiencia del 100 por ciento. Esta es una forma simple, duradera y económica de abordar la crisis mundial del agua, especialmente en los países en desarrollo».
Los experimentos realizados en el laboratorio muestran que el método reduce la presencia de todos los contaminantes comunes, como detergentes, colorantes, orina, metales pesados y glicerina, a niveles seguros para beber.
La tecnología también podría ser útil en los países desarrollados para aliviar la escasez de agua en áreas afectadas por la sequía y para proyectos de desalinización de agua, dijo Guo.
El uso de la luz solar para hervir ha sido reconocido desde hace tiempo como una forma de eliminar los patógenos microbianos y reducir las muertes por infecciones diarreicas, pero el agua hirviendo no elimina metales pesados y otros contaminantes.
Purificación de agua con base solar
Purificación de agua con base solar; sin embargo, puede reducir en gran medida estos contaminantes porque casi todas las impurezas quedan atrás cuando el agua que se evapora se vuelve gaseosa y luego se condensa y se recoge.
Crédito: Pexels / Pixabay
El método más común de evaporación de agua con base solar es el calentamiento por volumen, en el que se calienta un gran volumen de agua pero solo la capa superior puede evaporarse. Obviamente, esto es ineficiente, dijo Guo, porque solo se utiliza una pequeña fracción de la energía de calefacción.
Un enfoque más eficiente, llamado calentamiento interfacial, coloca materiales flotantes, absorbentes y absorbentes de varias capas encima del agua, de modo que solo el agua cerca de la superficie necesita ser calentada. Pero todos los materiales disponibles tienen que flotar horizontalmente sobre el agua y no pueden mirar directamente al Sol. Además, los materiales absorbentes disponibles se obstruyen rápidamente con los contaminantes que quedan después de la evaporación, lo que requiere un reemplazo frecuente de los materiales.
El panel de aluminio que desarrollaron los investigadores evita estas dificultades al extraer una capa delgada de agua del depósito y directamente sobre la superficie del absorbedor solar para su calentamiento y evaporación.
Guo agregó:
«Además, debido a que usamos una superficie con ranuras abiertas, es muy fácil de limpiar simplemente rociándola. La mayor ventaja es que el ángulo de los paneles se puede ajustar continuamente para enfrentar directamente al Sol a medida que sale y luego se mueve a través del cielo antes de la puesta, maximizando la absorción de energía».
Los hallazgos de la investigación han sido publicados en Nature Sustainability.
Fuente: Phys.org
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