Un equipo de científicos de Corea del Sur ha desarrollado un evaporador solar capaz de convertir agua de mar en agua potable sin necesidad de electricidad ni de combustibles fósiles, y marca un hito en la ingeniería hídrica sostenible.
Con capacidad para generar 4.1 litros de agua potable por hora, el evaporador solar surcoreano representa un paso significativo hacia soluciones de desalinización autónomas, especialmente dirigidas a comunidades costeras y regiones insulares con infraestructura energética limitada.
La metodología desarrollada para operar este sistema contrasta con las plantas desalinizadoras convencionales que dependen de bombas, sistemas de presión y grandes cantidades de energía, que encarece y limita su despliegue en zonas remotas. El trabajo fue publicado en la revista Advanced Materials.
El evaporador solar minimiza pérdidas de calor hacia el entorno
El evaporador solar diseñado por el grupo de investigadores del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST por sus siglas en inglés) flota directamente sobre el agua de mar, lo que permite un contacto directo con la fuente hídrica y minimiza pérdidas de calor hacia el entorno.
El sistema se basa en el principio de evaporación interfacial, en el que un material fototérmico absorbe la radiación solar y concentra el calor en la interfaz aire–agua, acelerando la evaporación sin calentar toda la masa líquida.
El corazón del dispositivo es un absorbente fototérmico constituido por un óxido espinela ternario depositado sobre una estructura textil de algodón y poliéster con geometría en forma de U invertida. Esta configuración no solo maximiza la superficie expuesta a la radiación solar, sino que también regula el flujo de agua y la salinidad en la superficie activa, reduciendo la acumulación de sales que suele bloquear otros sistemas de desalinización solar.
El vapor generado se recolecta sobre una superficie fría o inclinada, donde se condensa para producir agua dulce, similar a un proceso de destilación solar, pero optimizado para operar de forma pasiva y sin consumo eléctrico. Entonces, el agua dulce se evapora hacia la parte superior, donde se condensa como agua potable.
Diseño surcoreano integra tres innovaciones fundamentales
El diseño surcoreano se distingue por integrar tres innovaciones fundamentales que optimizan la conversión de energía solar en agua potable. En primer lugar, el núcleo del evaporador está compuesto por nanomateriales de carbono, como grafeno o negro de humo estructurado, especialmente tratados para absorber casi todo el espectro de la luz solar.
Esta capacidad de absorción en banda ancha permite transformar más del 90 % de la energía lumínica incidente en calor localizado, lo que maximiza la tasa de evaporación del agua de mar sin requerir fuentes de energía externas.
En segundo lugar, el dispositivo abandona las superficies planas tradicionales y adopta una estructura tridimensional (3D) altamente porosa. Esta geometría favorece múltiples reflexiones y captación de la luz dentro del material, elevando la temperatura en la interfaz agua–aire sin necesidad de lentes, espejos costosos ni sistemas de seguimiento solar, lo que reduce la complejidad y el costo del sistema.
En tercer lugar, el diseño incorpora un sofisticado sistema de gestión de la salinidad. En lugar de permitir que los cristales de sal obstruyan los poros activos, el evaporador cuenta con canales de convección natural integrados que dirigen la salmuera concentrada hacia la parte inferior del dispositivo, donde se disuelve en el cuerpo principal de agua de mar.
Capacidad de generar 4.1 litros de agua por hora supera destiladores solares tradicionales
La cifra de 4.1 litros por hora además de un dato de producción es un indicador de eficiencia energética. Los métodos convencionales de desalinización, como la Ósmosis Inversa (OI), dependen en gran medida de la electricidad para operar bombas de alta presión. Aunque la OI es eficiente, su huella de carbono está ligada a la fuente de energía de la red.
Por el contrario, el evaporador surcoreano opera con energía de grado cero, ya que su funcionamiento se sustenta únicamente en la radiación solar sin necesidad de electricidad externa, lo que implica una huella de carbono nula durante su operación. Al no depender de combustibles ni de redes eléctricas, el costo operativo se reduce prácticamente a cero una vez fabricado e instalado, limitándose solo al mantenimiento físico del dispositivo.
Esta combinación de independencia energética y bajo costo lo convierte en una solución ideal para regiones con infraestructura eléctrica inexistente o poco fiable, como islas remotas, zonas rurales de África y Asia o áreas afectadas por desastres naturales con acceso a agua potable y energía críticamente limitado.
Alternativa estratégica para convertir océanos en fuente secundaria de recursos hídricos
Por otra parte, dado que 97% del agua del planeta es salina, tecnologías de desalinización solar pasiva representan una alternativa estratégica para convertir los océanos en una fuente secundaria de recursos hídricos
Además, este tipo de innovación encaja en las estrategias de adaptación al cambio climático, dado que el aumento de la temperatura y la intensificación de fenómenos extremos (sequías, salinización de acuíferos costeros) amenazan la disponibilidad de agua dulce en muchas regiones del mundo.
Evaporador solar surcoreano aún enfrenta desafíos
Aunque los resultados de laboratorio y pruebas al aire libre son prometedores, el evaporador solar surcoreano aún enfrenta varios desafíos para su escalamiento masivo y su transición a aplicaciones comerciales.
Entre ellos destacan la durabilidad a largo plazo de los materiales textiles y óxidos bajo la exposición continua a la radiación UV, la salinidad y la intemperie, así como la necesidad de optimizar la recolección y distribución del agua condensada en condiciones reales.
Además, la integración con sistemas de almacenamiento (cisternas o tanques elevados) y con redes de distribución locales supone un reto de ingeniería y de gestión que debe abordarse en cada contexto específico. Otro campo de desarrollo es la mejora continua de la eficiencia fototérmica y la tasa de producción por unidad de área.
En paralelo, son necesarios estudios de costo beneficio y análisis de ciclo de vida para comparar el evaporador solar con otras opciones de desalinización y con alternativas de abastecimiento como la captación de agua de lluvia o la recuperación de aguas residuales tratadas. Estos análisis permitirán definir en qué contextos geográficos y socioeconómicos la tecnología ofrece la mejor relación entre sostenibilidad ambiental, viabilidad económica y seguridad hídrica.
Con información de: ecoinventos, larepublica.pe, spanish.korea.net
Fotos cortesía de: ecoinventos, salud.mapfre.es, prensaminera.org