Descubren una forma de desalinizar el agua marina con luz solar

Los resultados del estudio están publicados en las revistas Renewable Energy e International Journal of Heat and Mass Transfer.

Los generadores solares que producen energía eléctrica por medio de la evaporación del agua son un elemento imprescindible en los diferentes sistemas de energía renovable. Muchos científicos consideran prometedor el esquema que comprende la combinación de mini turbinas de vapor con el desalinizador solar de agua marina. Para muchas regiones del mundo, semejantes dispositivos combinados constituyen una fuente importante de agua y energía para su uso en el sector agrícola.

Los científicos de la Universidad Nacional de Investigaciones Nucleares de Rusia (MePhI), junto con sus colegas chinos y noruegos, han logrado aumentar la eficacia de la generación de vapor solar entre un 15% y un 25%. Según publican en su estudio, la puesta en ebullición de una suspensión hídrica con partículas fotoabsorbentes mediante la luz solar produce más vapor que el hervor regular del líquido. Para aportar nuevas propiedades al agua, los científicos emplearon nanopartículas de grafito y óxido de hierro.

"El efecto que investigamos fue descubierto a principios de los 2000 por científicos de Estados Unidos y Australia, pero su alcance se limitó a experimentos de laboratorio a menor escala. Hemos ampliado considerablemente la descripción teórica del proceso y hemos encontrado una forma que permite su uso en la industria. Una gran ventaja de nuestro sistema consiste en que no usamos costosas partículas de oro y plata", comenta el investigador principal, experto del Instituto de Física y Tecnologías Nucleares de la MEPhI y profesor titular de la Universidad de Ciencias Aplicadas del Oeste de Noruega, Boris Balakin.

Según cuentan los investigadores, el nuevo método permitirá, en primer lugar, desalinizar y desinfectar el agua marina o residual exclusivamente por medio de una concentración de luz solar. Además, los investigadores consideran que la tecnología podría aplicarse en la terapia fotodinámica de cáncer y en la creación de sistemas de refrigeración de aparatos espaciales. Los creadores del prototipo de generador diseñado para la implementación de esta tecnología informan que, en condiciones ideales, en una superficie de evaporación de 200 cm cuadrados el aparato puede proporcionar una capacidad de hasta 5kW, la cual se reduce aproximadamente a la mitad en condiciones meteorológicas no tan propicias.

Las nanosuspensiones de grafito y óxido de hierro obtenidas son prácticamente 250 veces más baratas que sus análogas importadas con nanopartículas de oro. Asimismo, los científicos señalan que los líquidos no son nanotóxicos, debido a que las nanopartículas se consolidan hasta alcanzar un tamaño micrométrico. Esto significa que, después de unas pruebas biofísicas especiales, es posible que se pueda usar agua para fines domésticos sin hacerla pasar por una depuración adicional. 

"Para la producción de nanosuspensiones usamos grafito y hierro en polvo atomizado mezclándolos con agua mediante un homogeneizador ultrasónico. Nuestro prototipo incluye un concentrador solar que sigue automáticamente el movimiento del Sol a lo largo el día. Todos los componentes son de fabricación rusa", relata Boris Balakin, cuyo trabajo ha contado con el apoyo de la Fundación Rusa para la Ciencia.

Como explican los investigadores, para aumentar el rendimiento de la instalación pueden calentarse las nanosuspensiones en la entrada del generador de vapor con calor geotérmico, con calor procedente de empresas y de centros de datos o con el calor friccional de los molinos de viento. Los científicos tienen planeado desarrollar en el futuro nuevas composiciones de nanolíquidos y de prototipos de instalaciones que ayudarán a aumentar la eficacia de diferentes sistemas de energía renovable.