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TECNOLOGÍA. Desalinización con energía solar de bajo costo y alta eficiencia para agua potable segura

 

La unidad de desalinización con energía solar consta de tres capas: material absorbente, un aislante térmico y un absorbente de luz solar a base de papel que contiene titanio. Fuente: Chao Chang

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

 A pesar de la gran cantidad de agua en la Tierra, la mayor parte es agua de mar no potable. El agua dulce representa solo alrededor del 2,5% del total, por lo que gran parte del mundo experimenta una grave escasez de agua.

En  AIP Advances , de AIP Publishing, científicos de China informan sobre el desarrollo de un dispositivo de desalinización de alta eficiencia alimentado 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 absorbedor solar flote sobre el agua de mar.

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

“En el campo de la energía solar, 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 de manera efectiva 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.


Configuración experimental y rendimiento de evaporación del sistema de desalinización solar basado en TiNO. (a) Instalación experimental para desalación de agua de mar. (b) Medición de la salinidad.


La unidad de evaporación incluía tres partes: la capa de TiNO en la parte superior, un aislante térmico y el papel depositado con aire en la parte inferior. La capa de aislamiento 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 depositado al aire que se utiliza como sustrato para el absorbedor solar de TiNO se puede reutilizar y reciclar más de 30 veces”, dijo Chang.

La precipitación de sal en la superficie de TiNO podría interferir con la eficiencia, pero los investigadores encontraron que incluso después de mucho tiempo, no se formó 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 es de más de 75.000 miligramos de sal por litro. El agua potable corriente tiene una salinidad de unos 200 miligramos por litro. La unidad de desalinización pudo disminuir la salinidad del agua de mar a menos de 2 miligramos por litro.

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

Se espera que un dispositivo de desalinización solar de este tipo pueda usarse para sobrevivir en el mar o en islas aisladas para recolectar agua dulce de amplias fuentes de agua de mar. Su característica única, como bajo costo, eficiencia de desalinización altamente eficiente y antiincrustante, brinda el potencial para resolver el problema de la escasez de agua dulce.

Más información: "Porous TiNO solar-driven interfacial evaporator for high-efficiency seawater desalination" AIP Advancesaip.scitation.org/doi/10.1063/5.0047390

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