Un equipo del Instituto de Ingeniería de Procesos de la Academia China de Ciencias y de la Universidad de Shenzhen ha creado un material fototérmico tridimensional para evaporar agua de mar con energía solar. Integrado en un prototipo exterior de 0,75 metros cuadrados, el sistema produjo 20,16 litros de agua dulce al día y el líquido obtenido cumplió los criterios de potabilidad de la Organización Mundial de la Salud.
El agua también se utilizó para regar una parcela de cinco metros cuadrados donde crecieron espinacas, maíz y col china durante todo su ciclo. El resultado es prometedor, pero conviene poner los pies en el suelo. Se trata de una demostración pequeña, no de una planta preparada para abastecer una ciudad.
Un «nanobosque» que atrapa el Sol
La evaporación solar parece sencilla. El Sol calienta el agua, esta se transforma en vapor y después se condensa para separar las sales. El problema aparece cuando se intenta hacer todo deprisa, durante meses y sin que el material se degrade.
Los investigadores recurrieron a estructuras huecas de varias capas, conocidas como HoMS, y a cadenas de tereftalato de polietileno ( PET). El polímero se introduce en los poros y queda entrelazado como una especie de «cerradura molecular», formando una arquitectura tridimensional que el equipo compara con un «nanobosque».
Este diseño distribuye mejor las nanopartículas, evita que se agrupen y abre caminos para que el agua ascienda. «La excelente conversión fototérmica y la capacidad de transporte de agua permiten este rendimiento», afirmó Wang Dan, autor de correspondencia del estudio.
Qué significan las cifras
El material absorbió el 90,2 % de la radiación solar y redujo en un 45,7 % la energía necesaria para evaporar el agua. También alcanzó 38,14 ± 0,57 kilogramos por metro cuadrado y hora, una tasa que el equipo presenta como récord y 8,5 veces superior a la comunicada para anteriores membranas bidimensionales.
Pero esa cifra no equivale a recoger 38 litros de agua potable cada hora. Mide la velocidad a la que se genera vapor en las condiciones del ensayo. Después hay que capturarlo, llevarlo hasta un condensador y recuperarlo sin demasiadas pérdidas.
Ahí entra el prototipo exterior, que combina el material fototérmico con condensación activa bajo luz solar natural. Sus 0,75 metros cuadrados entregaron 20,16 litros diarios. Es una producción menor que la tasa instantánea de evaporación, pero mucho más representativa de lo que puede conseguirse fuera del laboratorio.
Agua potable y cultivos
Según el equipo, el agua recogida cumplió los estándares de la OMS. Los investigadores calculan que el volumen diario cubriría las necesidades básicas de bebida de unas diez personas, aunque no incluye duchas, limpieza, cocina y otros consumos habituales.
La prueba agrícola añade otra pieza importante. El agua desalinizada sostuvo el ciclo completo de espinacas, maíz y col china en cinco metros cuadrados. No demuestra que el sistema pueda regar una explotación, pero sí que el agua producida funcionó en cultivos durante esta demostración.
La estabilidad era el problema
Los materiales fototérmicos suelen tropezar con una dificultad muy práctica. Las nanopartículas pueden desprenderse o agruparse, mientras que la luz, la sal y el uso continuo terminan dañando algunos soportes. Un gran resultado durante una tarde sirve de poco si el evaporador falla semanas después.
En una prueba acelerada con agua de mar durante 30 días, los investigadores no detectaron desprendimientos de partículas. Tampoco observaron radicales libres activos bajo iluminación, una señal que apunta a una mejor resistencia frente a la degradación del polímero.
El artículo informa además de estabilidad durante un año. Aun así, faltan ensayos independientes en costas con distinta salinidad, materia orgánica, oleaje y suciedad. El laboratorio controla muchas cosas que una playa no perdona.
Una opción para lugares aislados
La propuesta está pensada como una solución distribuida. Podría encajar en islas, comunidades costeras, pequeñas instalaciones agrícolas o zonas alejadas donde construir una gran planta y extender tuberías resulta caro.
La necesidad es enorme. Los últimos datos de la OMS y UNICEF indican que 2.100 millones de personas todavía carecen de agua potable gestionada de forma segura. Ningún material resolverá por sí solo esa crisis, pero los equipos solares pequeños pueden ampliar las opciones en lugares concretos.
El sistema aprovecha la radiación solar y combina componentes fotovoltaicos y fototérmicos para mover y condensar el vapor. Pero no conviene llamarlo agua sin huella, ya que fabricar el material, construir el equipo y sustituir componentes también consume recursos.
El coste debe demostrarse
Los autores estiman que, después de dos años, el agua producida podría ser más barata que el agua embotellada comercial. Es una comparación llamativa, aunque una botella suele costar mucho más que el agua de red y no representa el mismo servicio.
La viabilidad dependerá del precio del «nanobosque», de la vida útil del condensador, de la limpieza y de la gestión de las sales concentradas. También habrá que comprobar si módulos mayores conservan la captación sin disparar los costes.
El salto decisivo será pasar de 0,75 metros cuadrados a instalaciones más grandes sin perder rendimiento. La buena noticia es que el estudio ya conecta el material con un dispositivo exterior y con un uso agrícola. No es poca cosa.
Lo que cambia con este avance
La novedad no está solo en evaporar agua muy deprisa. El valor del trabajo reside en unir absorción solar, transporte de agua, estabilidad, condensación y riego dentro de una misma demostración. En el fondo, intenta cerrar el círculo entre agua, energía y alimentos.
Todavía no convierte cualquier playa en un grifo. Pero ofrece una vía interesante para producir pequeñas cantidades de agua dulce donde hay mar, sol y poca infraestructura, siempre que las próximas pruebas confirmen el coste, la seguridad y la duración.
El siguiente paso será comprobar si esa promesa se mantiene cuando el sistema crezca y opere durante más años.
El estudio oficial ha sido publicado en la revista Advanced Materials.
