Utilizamos cookies propias y de terceros para mejorar nuestros servicios y facilitarte el uso de la web mediante el análisis de tus preferencias de navegación. También compartimos la información sobre el tráfico por nuestra web a los medios sociales y de publicidad con los que colaboramos. Si continúas navegando, consideramos que aceptas nuestra Política de cookies .

Agua solar

Varias técnicas emplean el calor del sol para eliminar la sal y los contaminantes del agua.

Las técnicas termosolares podrían abaratar la potabilización de aguas marinas y subterráneas. [WARREN KEELAN]

En un mundo cada vez más cálido y poblado, el agua limpia se está tornando un bien muy preciado. Hacia el año 2025, dos tercios de los habitantes del planeta tendrán problemas para acceder al agua dulce, y retirar la sal y los contaminantes de las aguas subterráneas y oceánicas ofrece una vía para saciar la sed de la humanidad.

Sin embargo, levantar una gran planta desalinizadora cuesta millones de euros. La mayoría de ellas emplean la ósmosis inversa, una técnica que fuerza el paso del agua de mar a través de membranas semipermeables que retienen la sal. Pero este proceso deja residuos repletos de sal y compuestos químicos que pueden dañar los ecosistemas locales, y requiere mucha electricidad —el consumo eléctrico supone hasta la mitad de los costes de operación de una planta—, que además suele provenir de combustibles fósiles. Aunque ha habido intentos (sobre todo en Oriente Medio, Asia y África) por implementar paneles solares, esa opción también es costosa y no aborda el problema de los vertidos contaminantes.

Por ello, los científicos buscan una manera más directa de usar el calor del sol para eliminar la sal y otros contaminantes. La opción más simple es dejar que el agua se evapore y condensar el vapor para obtener agua pura. La humanidad lleva cientos de años aplicando distintas versiones de esta técnica, denominada destilación solar. Y ahora, en Arabia Saudí, los ingenieros pretenden construir una planta con enormes espejos que concentrarían la luz solar y sobrecalentarían el agua contenida en una cúpula de acero y vidrio de más de 50 metros de diámetro.

Pero los investigadores también emplean materiales y diseños innovadores para tratar de hacer el proceso más barato, simple y transportable, de modo que todo el mundo pueda acceder a desalinizadores de calidad. «Los países en vías de desarrollo tienen enormes necesidades de agua potable», señala Naomi Halas, ingeniera informática y eléctrica de la Universidad Rice. «Las técnicas termosolares deberían reducir el gasto energético de la desalinización y permitir que se lleve a cabo en lugares remotos sin acceso a la red eléctrica.»

El Departamento de Energía (DOE) de EE.UU. anunciará en breve los semifinalistas de su Premio de Desalinización Solar. El objetivo es obtener un sistema que produzca 1000 litros de agua limpia por 1,5 dólares. «Ninguna técnica actual puede procesar agua de alta salinidad a ese precio», asegura Qilin Li, ingeniera civil y ambiental de Rice.

Dichos sistemas podrían superar un gran inconveniente de la ósmosis inversa: normalmente desaliniza solo la mitad del agua, y la solución restante va acumulando sal hasta terminar obstruyendo la membrana, detalla Craig Turchi, del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del DOE. Ese subproducto nocivo, denominado salmuera, suele verterse al océano o inyectarse bajo tierra. Los sistemas termosolares son capaces de purificar agua con concentraciones salinas que (como mínimo) duplican la del mar, así que podrían procesar salmueras procedentes de plantas de ósmosis inversa, así como diversos residuos industriales y agrícolas que no son aptos para la ósmosis inversa, señala Meghan Hughes, portavoz del NREL. «En general, las técnicas térmicas como las que intentamos desarrollar mediante este programa son las únicas que pueden tratar las salmueras altamente concentradas.»

Li, Halas y sus colaboradores han construido un dispositivo de desalinización solar con una membrana de plástico porosa que permite el paso del vapor de agua, pero no el del líquido. Una cara está recubierta con pequeñas partículas de carbono que se calientan con el sol y vaporizan el agua salada que entra en contacto con ellas. El vapor atraviesa la membrana y se condensa en agua pura al otro lado. Hace poco, el grupo de Halas ha aumentado la eficiencia del sistema en un 50 por ciento al usar lentes de plástico para enfocar la luz del sol en la membrana, lo que genera más calor.

Según los cálculos de ese equipo de investigadores, en unos años deberían poder alcanzar el coste propuesto por el DOE, con un dispositivo de un metro cuadrado que produjese hasta 20 litros de agua por hora. «De momento tenemos un Ford T, aún no hemos llegado al Mustang», compara Halas. «Pero es lo bastante bueno para haber empezado a despertar interés comercial.»

En la Universidad de California en Los Ángeles, el grupo del ingeniero civil y ambiental David Jassby ha integrado en la membrana de un dispositivo similar materiales que conducen el calor. Bajo la membrana, los investigadores añadieron una fina malla de aluminio que se calienta con la luz del sol. «Eso permite enrollar la membrana en módulos espirales, puesto que no es necesario tener una gran superficie directamente expuesta al sol», apunta. En experimentos realizados en azoteas, el dispositivo produjo ocho litros de agua dulce por metro cuadrado de membrana y por hora.

Ese tipo de sistemas podrían dar lugar a aparatos compactos, apropiados para aldeas sin suministro eléctrico de Asia y África, comunidades con aguas subterráneas salobres del suroeste de Estados Unidos y usos de emergencia en casi cualquier sitio. Sin embargo, necesitarán convertir una mayor cantidad de energía solar en vapor, afirma Lenan Zhang, que estudia un doctorado en el laboratorio de la ingeniera mecánica Evelyn Wang, del Instituto de Tecnología de Massachusetts.

El equipo de Wang consigue aumentar la eficiencia de su dispositivo «reutilizando la energía una y otra vez», explica Zhang. Se trata de una pila de 10 estructuras de nailon, cada una de las cuales cuenta con una capa negra que absorbe la radiación solar, papel absorbente y una lámina de aluminio. A medida que el agua salada va impregnando el papel, la capa negra la evapora, y el vapor se condensa en el aluminio. El calor liberado en la condensación se transfiere a la siguiente estructura y contribuye a la evaporación, en vez de perderse. El aparato, que cuesta menos de 100 euros, produce casi seis litros por hora en el laboratorio y la mitad al aire libre. Según Zhang, la eficiencia podría duplicarse empleando materiales más elaborados y un mayor número de niveles.

Otro enfoque interesante consiste en hacer pasar aire a través del agua salada. «El aire absorbe el agua y deja las sales sólidas», explica Bahman Abbasi, ingeniero mecánico de la Universidad Estatal de Oregón. Su sistema emplea la radiación solar para calentar aire y generar chorros que pulverizan el agua salada. Ese aerosol se evapora, y se crea un vórtice que empuja las sales y otros sólidos hacia las paredes del aparato, mientras el aire humidificado asciende para ser condensado. El dispositivo tiene el tamaño de una mochila, y Abbasi afirma que es capaz de purificar agua con una salinidad hasta tres veces mayor que la del mar y producir unos 20 litros por hora.

Todas estas técnicas relativamente baratas podrían abrir nuevos mercados para purificadores de agua portátiles o nuevos usos independientes de la red eléctrica. Con el tiempo, podrían dar lugar a sistemas termosolares a gran escala que abastezcan de agua potable a las ciudades, vaticina Turchi. Por el momento, «servirán de complemento a la ósmosis inversa y desempeñarán un papel importante en aplicaciones específicas donde la ósmosis inversa no es viable».

Puedes obtener el artículo en...

También te puede interesar

Los boletines de Investigación y Ciencia

Elige qué contenidos quieres recibir.