Desalinizar agua con calor para revolucionar la seguridad hídrica
Un método más simple y rentable para eliminar la sal del agua de mar mediante calor, desarrollado en Australia, puede resolver la actual escasez mundial de agua sin precedentes.
Para 2025, 1.800 millones de personas probablemente se enfrentarán a lo que la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) llama "escasez absoluta de agua".
Para ayudar a combatir la crisis del agua, los investigadores de la ANU (Australian National University) han desarrollado el primer método de desalinización térmica del mundo, en el que el agua permanece en fase líquida durante todo el proceso.
La investigación, publicada en Nature Communications, demuestra cómo el método de ahorro de energía no se activa con electricidad, sino con calor moderado generado directamente a partir de la luz solar o calor residual de máquinas como los acondicionadores de aire o los procesos industriales.
El investigador principal, el Dr. Juan Felipe Torres, un ingeniero mecánico y aeroespacial líder a nivel mundial que propuso por primera vez el concepto de desalinización termodifusiva, dijo que el fenómeno detrás de esta tecnología, llamado "termodifusión" o "efecto Soret", se descubrió en el siglo XIX, pero ha permanecido infrautilizado.
“Estamos volviendo al método de desalinización térmica, pero aplicando un principio que nunca se había utilizado antes, en el que la fuerza impulsora y la energía detrás del proceso es el calor”, dijo en un comunicado.
“La termodifusión fue un fenómeno reportado por primera vez en detalle en la década de 1850 por el científico suizo Charles Soret, quien experimentó con un tubo de agua de 30 centímetros donde una parte del agua estaba más fría y la otra más caliente. Descubrió que los iones de sal se mueven lentamente hacia el lado frío”.
Funciona desalinizando agua
Para probar si este efecto se puede utilizar para la desalinización del agua, los investigadores hicieron pasar agua de mar a través de un canal estrecho calentado desde arriba a 60 grados y enfriado desde abajo a 20 grados.
“La difusión tardaba 53 días en alcanzar un estado estable con un tubo de 30 centímetros, que es demasiado largo para nuestros propósitos y no es escalable”, dijo el Dr. Torres. “Nuestra misión pasó a ser encontrar una manera de acelerar el proceso de difusión”.
Los investigadores de la ANU descubrieron que ajustar las condiciones de separación podría aumentar significativamente la velocidad del proceso de difusión a solo un par de minutos.
“La clave fue reducir la altura del canal de 30 centímetros a un milímetro y agregar múltiples canales”, dijo el Dr. Torres.
Shuqi Xu, estudiante de doctorado de la ANU y primer autor, dijo que una vez que la sal había migrado al agua más fría, el dispositivo reprocesó el agua más cálida y purificada a través del canal mientras se eliminaba el agua más fría y salada. “Cada vez que el agua pasaba por el canal, su salinidad se reducía en un tres por ciento”, dijo Xu.
“Nuestra investigación muestra que después de ciclos repetidos, la salinidad del agua de mar se puede reducir de 30.000 partes por millón a menos de 500”.
Según los investigadores de la ANU, las tecnologías de desalinización actuales, donde la sal se filtra a través de una membrana, requieren grandes cantidades de energía eléctrica y materiales costosos que necesitan servicio y mantenimiento.
“El ochenta por ciento de los métodos de desalinización del mundo utilizan ósmosis inversa, lo que añade complejidad y es costoso de operar”, dijo el Dr. Torres. “Si continuamos afinando la tecnología actual sin cambiar los fundamentos, puede que no sea suficiente. Un cambio de paradigma es esencial para sostener la vida humana durante el próximo siglo”.
Primer sistema comercial en ocho años
Con más pruebas, los investigadores esperan producir la primera unidad comercial dentro de ocho años.
La investigación ha recibido financiación del Departamento de Asuntos Exteriores y Comercio y del programa de la Asociación de Ciencia y Tecnología para el Clima (SciTech4Climate) de Australia. El proyecto también recibió apoyo del Instituto de Clima, Energía y Soluciones para Desastres (ICEDS) de la ANU.
“El proyecto ha desplegado una unidad de desalinización comercial de última generación impulsada por energía solar en Tonga, para probar su aplicación en la agricultura y las estrategias de mitigación de la sequía”, dijo la Dra. Mona Mahani, del ICEDS.
