Un grupo de investigadores de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) ha desarrollado un dispositivo flotante, alimentado por energía solar, que puede convertir agua contaminada o agua de mar en combustible de hidrógeno limpio y agua purificada. Y lo que es mejor: puede funcionar en cualquier parte del mundo, por lo que podría resultar muy útil en entornos con recursos limitados o, directamente, inexistentes.

El dispositivo se inspira en la fotosíntesis, el proceso mediante el cual las plantas convierten la luz solar en alimento. Sin embargo, a diferencia de versiones anteriores, que podían producir combustible de hidrógeno verde a partir de fuentes de agua limpia, este nuevo dispositivo funciona a partir de fuentes de agua contaminada o de mar, y puede producir agua potable limpia al mismo tiempo.

Los investigadores han explicado el funcionamiento del dispositivo en un artículo publicado este lunes en la revista Nature Water. Según detallaron, lo han puesto a prueba y ha funcionado con agua de mar e incluso con agua del río Cam, ubicado en el centro de Cambridge. 

"Reunir la producción de combustibles solares y la purificación de agua en un solo dispositivo es complicado. La división del agua impulsada por la energía solar, donde las moléculas de agua se descomponen en hidrógeno y oxígeno, debe comenzar con agua totalmente pura porque cualquier contaminante puede envenenar el catalizador o causar reacciones químicas secundarias no deseadas", explicó el Dr. Chanon Pornrungroj, coautor principal del artículo. 

Precisamente por eso este nuevo invento puede suponer una revolución. "En regiones remotas o en desarrollo, donde el agua potable es relativamente escasa y la infraestructura necesaria para la purificación del agua no está disponible, la división del agua es extremadamente difícil. Un dispositivo que pudiera funcionar con agua contaminada podría resolver dos problemas a la vez: podría dividir el agua para producir combustible limpio y podría producir agua potable", aseguró Ariffin Mohamad Annuar, también coautor del estudio.

Energía solar como motor

A Pornrungroj y Mohamad Annuar, ambos miembros del grupo de investigación del profesor Erwin Reisner, se les ocurrió un diseño que consigue precisamente eso. Depositaron un fotocatalizador sobre una malla de carbono nanoestructurada que absorbe bien la luz y el calor, generando el vapor de agua utilizado por el fotocatalizador para crear hidrógeno. La malla de carbono porosa, tratada para repeler el agua, sirvió tanto para ayudar al fotocatalizador a flotar como para mantenerlo alejado del agua debajo, de modo que los contaminantes no interfieran con su funcionalidad.

Además, el nuevo dispositivo aprovecha más energía del Sol. "El proceso de fabricación de combustibles solares basado en la luz sólo utiliza una pequeña porción del espectro solar. Pero hay una gran cantidad de espectro que no se utiliza", detalló Mohamad Annuar. Para ello, el equipo utilizó una capa blanca que absorbe los rayos UV encima del dispositivo flotante para la producción de hidrógeno mediante la división del agua. El resto de la luz del espectro solar se transmite a la parte inferior del dispositivo, que vaporiza el agua.

"De esta manera aprovechamos mejor la luz: obtenemos el vapor para la producción de hidrógeno y el resto es vapor de agua. "Así, realmente estamos imitando una hoja real, ya que ahora hemos podido incorporar el proceso de transpiración", afirmó Pornrungroj.

Un dispositivo que pueda producir combustible limpio y agua limpia al mismo tiempo utilizando únicamente energía solar podría ayudar a abordar las crisis de energía y agua que enfrentan tantas partes del mundo. Por ejemplo, la contaminación del aire interior causada por cocinar con combustibles "sucios", como el queroseno, es responsable de más de tres millones de muertes al año, según la OMS. En cambio, cocinar con hidrógeno verde podría ayudar a reducir esa cifra significativamente. Y 1.800 millones de personas en todo el mundo todavía carecen de agua potable en sus hogares.

Hacia un futuro sostenible

Los investigadores explicaron que, además, el dispositivo tiene un diseño muy sencillo. "En tan sólo unos pocos pasos podemos construir un dispositivo que funcione bien con agua de una amplia variedad de fuentes", afirmó Mohamad Annuar."Es muy tolerante a los contaminantes y el diseño flotante permite que el sustrato funcione en agua muy turbia o fangosa. Es un sistema muy versátil", añadió Pornrungroj.

"Nuestro dispositivo sigue siendo una prueba, pero este es el tipo de soluciones que necesitaremos si queremos desarrollar una economía verdaderamente circular y un futuro sostenible. La crisis climática y los problemas relacionados con la contaminación y la salud están estrechamente relacionados, y desarrollar un enfoque que pueda ayudar a abordar ambos cambiaría las reglas del juego para muchas personas", concluyó por su parte Erwin Reisner, director de la investigación.