Solar

Los científicos desarrollan una técnica altamente eficiente y de bajo costo que utiliza energía solar para eliminar la sal del agua de mar, produciendo agua potable.

Instituto Americano de Física

Imagen: La unidad de desalinización alimentada por energía solar consta de tres capas: material absorbente, un aislante térmico y un absorbente de luz solar a base de papel que contiene titanio.ver más

Crédito: Chao Chang

WASHINGTON, 27 de abril de 2021 -- A pesar de la gran cantidad de agua que hay en la Tierra, la mayor parte es agua de mar no potable. El agua dulce representa sólo alrededor del 2,5% del total, por lo que gran parte del mundo sufre una grave escasez de agua.

En AIP Advances, de AIP Publishing, científicos de China informan sobre el desarrollo de un dispositivo de desalinización altamente eficiente impulsado por energía solar. El dispositivo consta de una capa que contiene titanio, TiNO u óxido de nitruro de titanio, capaz de absorber energía solar. El TiNO se deposita sobre un tipo especial de papel y espuma que permite que el absorbente solar flote en el agua de mar.

Cuando la luz del sol incide sobre la capa de titanio, se calienta rápidamente y vaporiza el agua. Al colocar la unidad en un recipiente transparente con techo de cuarzo inclinado, el vapor de agua se puede condensar y recoger, produciendo una gran cantidad de agua dulce.

"En el campo de la energía solar, el TiNO es un recubrimiento absorbente solar comercial común, ampliamente utilizado en sistemas solares de agua caliente y en unidades fotovoltaicas", dijo el autor Chao Chang. "Tiene una alta tasa de absorción solar y una baja emisión térmica y puede convertir eficazmente la energía solar en energía térmica".

Los investigadores desarrollaron un método para depositar una capa de TiNO utilizando una técnica conocida como pulverización catódica con magnetrón. Utilizaron un tipo especial de papel altamente poroso conocido como papel airlaid que actúa como material absorbente para suministrar agua desde el depósito de agua de mar. El papel Airlaid está hecho de fibras de madera y se usa comúnmente en pañales desechables.

La unidad de evaporación constaba de tres partes: la capa de TiNO en la parte superior, un aislante térmico y el papel colocado por aire en la parte inferior. La capa aislante es espuma de polietileno, que tiene muchos poros llenos de aire que atrapan el calor y permiten que la unidad multicapa flote sobre un depósito de agua de mar, minimizando la pérdida de calor al entorno.

"El papel poroso colocado por aire utilizado como sustrato para el absorbente solar de TiNO se puede reutilizar y reciclar más de 30 veces", afirmó Chang.

La precipitación de sal en la superficie de TiNO podría afectar la eficiencia, pero los investigadores descubrieron que incluso después de mucho tiempo no se formaba ninguna capa de sal en la superficie. Sugieren que la naturaleza porosa del papel elimina la sal que pueda formarse en la superficie y la devuelve al depósito de agua de mar.

La salinidad del agua de mar ordinaria supera los 75.000 miligramos de sal por litro. El agua potable ordinaria tiene una salinidad de unos 200 miligramos por litro. La unidad de desalinización logró reducir la salinidad del agua de mar a menos de 2 miligramos por litro.

La combinación de bajo costo, alta eficiencia y falta de contaminación de esta tecnología de desalinización muestra que tiene el potencial de ayudar a resolver la escasez de agua dulce en el mundo.

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El artículo "Evaporador interfacial poroso de TiNO impulsado por energía solar para la desalinización de agua de mar de alta eficiencia" está escrito por Chao Chang, Min Liu, Lilin Pei, Guowei Chen, Zongyu Wang y Yulong Ji. El artículo aparecerá en AIP Advances el 27 de abril de 2021 (DOI: 10.1063/5.0047390). Después de esa fecha, se podrá acceder a él en https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0047390.

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Avances del AIP

10.1063/5.0047390

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