28.03.2022 - Tsinghua University

Una novedosa plataforma purifica el agua de mar contaminada por petróleo

Según los investigadores, este enfoque tiene implicaciones para mejorar la escasez de agua en todo el mundo

El último informe del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático de las Naciones Unidas dibuja un panorama desolador para el suministro de agua en el mundo: De los 7.800 millones de habitantes de la Tierra, unos 4.000 millones no tienen acceso a agua suficientemente limpia durante al menos un mes al año. Aunque se han propuesto varios sistemas de purificación del agua, siempre fallan en algún punto crítico: normalmente no son estables, grandes o suficientemente resistentes para las aplicaciones del mundo real, según investigadores del Instituto Técnico de Física y Química de la Academia China de Ciencias y la Universidad de Xiamen (China), que podrían haber resuelto el problema.

El 22 de marzo, en Nano Research, informaron de los detalles de una nueva plataforma que utiliza la luz solar para purificar el agua de mar con una alta eficiencia energética en comparación con otros enfoques similares (por encima del 90%), al tiempo que evita los escollos habituales.

"Existe una enorme demanda de agua dulce en los hogares y para aplicaciones industriales, agrícolas y de otro tipo, por lo que se han desarrollado diversas tecnologías de purificación del agua para paliar la escasez de recursos de agua dulce", explica el autor del artículo, Miao Wang, de la Facultad de Materiales de la Universidad de Xiamen. "Comparando las vías, la purificación impulsada por la energía solar del agua de mar o del agua contaminada mediante la evaporación interfacial es prometedora como sistema de bajo coste".

Este tipo de métodos de purificación utilizan la luz solar para calentar el agua en su superficie, evaporando el líquido y separando las moléculas contaminadas o saladas del agua, que luego escapan al aire en forma de vapor para entrar en el ciclo natural de condensación y convertirse en agua limpia y consumible. El problema, según el autor del artículo, Xu Hou, de la Facultad de Química e Ingeniería Química y de la Facultad de Ciencias Físicas y Tecnología de la Universidad de Xiamen, es que los intentos de ampliar este método para su aplicación en el mundo real se han visto obstaculizados por la contaminación por petróleo, la inestabilidad, la cristalización de las sales y los complicados procesos de fabricación.

"Para generar más agua purificada con la misma cantidad de luz solar, ¿cómo podemos adquirir más energía para calentar localmente el agua y mejorar la tasa de vaporización, sin encontrar los inconvenientes de otros enfoques?" preguntó Hou. "Respondimos a esa pregunta y diseñamos una plataforma de evaporación ultraestable y resistente a la sal que puede mantener una evaporación acelerada al tiempo que sigue repeliendo el aceite para evitar la contaminación".

Los investigadores combinaron dos geles en una emulsión de aceite en agua. El material del gel, llamado organohidrogel, puede pasar de una fase a otra de la materia, pero es en gran parte líquido contenido en una red de cadenas moleculares. Al dosificar el organohidrogel con nanotubos de carbono, los investigadores crearon "puntos calientes" que pueden concentrar localmente la luz solar en la superficie del agua, evitando la disipación del calor en toda la zona. La estructura ramificada del material también contribuye a impedir la disipación de energía y ayuda a la transferencia de moléculas para evitar la cristalización de la sal.

El organohidrogel tiene una baja densidad, por lo que al sumergirse por debajo del nivel de la superficie del agua, puede volver a autoflotar para soportar el proceso de evaporación. El agua elevada rodea el evaporador, creando un efecto de repulsión capilar lateral en el que las moléculas de aceite se desprenden del agua que se calienta, como el mercurio se desprende del cristal de un termómetro.

En las pruebas experimentales, la plataforma evaporó unos 2,4 kilogramos de agua por metro cuadrado y hora, y pudo mantenerse durante 240 horas sin necesidad de eliminación adicional, incluso en condiciones de "tremenda contaminación por petróleo", dijo el autor del artículo, Shutao Wang, del Laboratorio Clave de Materiales Bioinspirados y Ciencia Interfacial de la Academia China de Ciencias (CAS), del Instituto Técnico de Física y Química.

"Hemos desarrollado una plataforma de calentamiento antipetróleo con un notable aprovechamiento de la energía solar, que muestra un gran potencial para la purificación práctica del agua con energía solar, incluso en aguas muy contaminadas", dijo Wang. "Esperamos que este enfoque económico y respetuoso con el medio ambiente ayude a aliviar aún más la escasez mundial de recursos de agua dulce."

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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