Los científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) de EEUU y de la Universidad Jiao Tong de Shanghai (China) llevan años trabajando en un sistema de desalinización que mejore a los actuales. Y ha sido todo un reto. A lo largo del tiempo han ideado varios prototipos, pero siempre presentaban diversos problemas. Pero ahora creen que pueden haber encontrado la versión definitiva.

El nuevo sistema está inspirado en el océano, se alimenta de energía solar y puede convertir el agua de mar en agua potable de manera más rápida. Además, ha conseguido solventar los problemas de obstrucción que habitualmente se producen en otros diseños a causa de la sal. Y tiene una ventaja añadida: "Por primera vez, es posible que el agua producida por la luz solar sea incluso más barata que el agua del grifo", aseguró Lenan Zhang, científico del MIT. 

Su funcionamiento se detalla en un artículo publicado en la revista científica Joule, que explica que la configuración del dispositivo permite que el agua circule en remolinos, de forma similar a la circulación termohalina del océano. Esto, combinado con el calor del sol, hace que el agua se evapore mientras la sal permanece. El vapor de agua resultante puede condensarse y recogerse como agua pura y potable. Pero la sal sobrante sigue circulando a través del dispositivo, en lugar de acumularse y obstruir el sistema. 

Los investigadores calculan que si el prototipo se amplía hasta el tamaño de una maleta pequeña podría producir entre 4 y 6 litros de agua potable por hora y aguantar varios años en funcionamiento antes de necesitar piezas de repuesto. Pero a con la escala y rendimiento actual, el sistema ya podría producir agua potable a mayor ritmo y a un precio más barato que el agua del grifo. 

El equipo científico prevé que un dispositivo a mayor escala podría producir agua potable suficiente para satisfacer las necesidades diarias de una familia pequeña. E incluso también podría abastecer a comunidades costeras sin conexión a la red, donde el agua de mar es fácilmente accesible. 

Funcionamiento

El corazón del nuevo diseño es una única capa (llamada etapa) que se asemeja a una caja delgada, rematada con un material oscuro que absorbe eficazmente el calor del sol. En el interior, la caja se divide en una parte superior y otra inferior. El agua puede fluir por la mitad superior, donde el techo está revestido con una capa evaporadora que utiliza el calor del sol para calentar y evaporar el agua.

A continuación, el vapor de agua se canaliza hacia la mitad inferior de la caja, donde una capa de condensación enfría el vapor hasta convertirlo en líquido potable sin sal. Los investigadores colocaron la caja inclinada dentro de un recipiente vacío más grande, conectaron un tubo desde la mitad superior de la caja hasta el fondo del recipiente y lo hicieron flotar en agua salada. 

Con esta disposición, el agua puede ascender de forma natural por el tubo y entrar en la caja, donde su inclinación, combinada con la energía térmica del sol, provoca que se arremoline a medida que fluye. Los pequeños remolinos ayudan a que el agua entre en contacto con la capa superior de evaporación al tiempo que mantienen la sal circulando, en lugar de sedimentarse y atascarse. 

El equipo construyó varios prototipos, con una, tres y diez etapas, y probó su rendimiento en agua de distinta 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 coste total de funcionamiento del sistema sería más barato que lo que cuesta producir agua del grifo en los Estados Unidos. 

"Demostramos que este dispositivo es capaz de alcanzar una larga vida útil", explicó Zhong. Y añadió: "Esto abre la posibilidad de que la desalinización solar resuelva problemas del mundo real".

Una combinación de dos prototipos

El nuevo prototipo mejora el funcionamiento del diseño anterior, que los científicos hicieron público en 2020. Aquel tenía un concepto similar de múltiples etapas, y cada una contenía un evaporador y un condensador que utilizaban el calor del sol para separar la sal del agua.

Sin embargo, aunque completaba el proceso de forma eficaz, la sal sobrante se acumulaba rápidamente en forma de cristales, que obstruían el sistema al cabo de unos días. Lo que significaba que si este prototipo se utilizaba en la vida real el usuario tendría que colocar etapas nuevas con frecuencia, lo que aumentaría considerablemente los costes.

Más tarde, el mismo equipo de científicos ideó otro prototipo que solucionaba el problema de las obstrucciones, pero desalinizaba el agua a un ritmo muy bajo. Así que decidieron juntar sus dos diseños anteriores para dar luz a la versión que ahora acaban de presentar, que consta de un sistema multietapa de evaporadores y condensadores, que también está configurado para impulsar la circulación de agua de la sal dentro de cada etapa. Algo que permite producir agua potable "de forma rápida y fiable durante un periodo prolongado".