Un grupo de investigadores chinos ha diseñado un método sostenible y eficiente que podría contribuir a paliar la escasez de agua potable en el mundo, mediante el uso de una membrana porosa para la desalinización de agua marina e incluso para la purificación de aguas residuales aceitosas en el océano.
El estudio, publicado en la revista científica Solar Energy Materials and Solar Cells, explica que la técnica desarrollada por científicos de la Academia de Ciencias de la provincia de Cantón, en China, se basa en la generación de vapor con energía solar mediante la conversión fototérmica, proceso en el cual la referida membrana separa el vapor de agua del agua marina y de aguas residuales.
Se trata de una membrana de alto rendimiento y bajo costo, cuyas propiedades hidrófilas permiten el proceso de generación del vapor mediante energía solar, con una eficiencia de 90,33%. Cabe destacar que, en la emulsión de aceite en agua, la eficiencia de evaporación alcanza un importante 85,49%.
La clave del generador solar
Si bien se han hecho grandes aportes a la generación de vapor solar como un medio eficiente, sostenible y económico para desalinizar el agua de mar, reducir el volumen de aguas residuales y producir agua limpia, la clave del aporte de los científicos chinos es su material fototérmico de alto rendimiento.
La publicación sobre el estudio, denominado “Membrana porosa modificada con alta conversión solar a térmica y rendimiento de resistencia al aceite para la generación de vapor solar”, explica cómo los investigadores mejoraron la capacidad hidrófila de la membrana compuesta de un material llamado polidopamina (un polímero que tiene propiedades adhesivas), añadiendo trióxido de dihierro y KH-550, un agente de acoplamiento amino-funcional que proporciona una mayor adherencia entre sustratos inorgánicos y polímeros orgánicos.
De esta manera, a través de un método de codeposición simple y conveniente para satisfacer la variedad de requisitos de rendimiento para una generación de vapor solar eficiente y productiva, se logró una membrana integradora de PVDF/PDA@KH550@Fe 3+, la cual podría ser una opción viable para la purificación de agua de mar y aguas residuales aceitosas.
La membrana resiste contaminación por petróleo
Especial mención merece la capacidad efectiva de la membrana integradora de PVDF/PDA@KH550@Fe 3+ para resistir la contaminación por petróleo, evidenciando un gran potencial para el tratamiento de aguas residuales aceitosas.
Este hallazgo es destacable porque, de acuerdo al informe, en la mayoría de las circunstancias es inevitable causar la contaminación de la superficie del material fototérmico, debido a una cantidad sustancial de contaminantes derivados del petróleo o contaminantes orgánicos en el agua, que afectan seriamente la eficiencia de la evaporación.
Ante tal escenario, la membrana diseñada por los científicos chinos puede resistir eficazmente la adhesión de sustancias aceitosas en aguas residuales y agua de mar, además de una fuerte capacidad de conversión de luz a calor. Asimismo, el buen funcionamiento de la tasa de evaporación se mantiene, incluso en agua contaminada con aceite, debido a la mejora de la hidrofilicidad y las capacidades antiincrustantes de la membrana modificada.
China tiene otros proyectos para solucionar escasez de agua
La República Popular China adelanta otros proyectos destinados a tratar y a solucionar los problemas de escasez de agua, incluso fuera de su territorio. Tal es el caso en el que lograron producir, diariamente, 80 toneladas de agua en beneficio de 800 familias indígenas de Brasil, específicamente en el municipio João Câmara, en el estado de Río Grande del Norte.
Gracias a este proyecto, es tratado el alto grado de salinidad de las aguas para convertir el vital líquido en potable. La iniciativa corresponde a la Red Estatal Brasileña de Participación en Energía Eléctrica (SGBP), filial de la Corporación Estatal de la Red Eléctrica de China.
El procedimiento de tratamiento del agua en la zona donde habitan las familias indígenas beneficiadas, fue hecho con la técnica de ósmosis inversa, mediante la cual se separan las partículas salitrosas. De esta manera, se logró purificar 80% del agua subterránea extraída.
No obstante, la mayoría de los procedimientos de tratamiento de agua contemporáneos, como el de la ósmosis inversa, usado en Brasil, la destilación térmica y la electrodiálisis, son sistemas centralizados con altos costos de instalación y mantenimiento, así como significativas demandas de energía.
Cuatro mil millones de personas padecen escasez de agua
De acuerdo a cifras suministradas por la Organización de las Naciones Unidas (ONU), al menos 4.000 millones de personas padecen escasez de agua un mes al año. Como causas de esta crisis, el organismo refiere al aumento de la demanda y la intensificación del denominado estrés hídrico, el cual ocurre cuando la necesidad de agua es más alta que la cantidad disponible durante un periodo determinado, o cuando su uso se ve restringido por su baja calidad.
Ante esta realidad, la “Membrana porosa modificada con alta conversión solar a térmica y rendimiento de resistencia al aceite para la generación de vapor solar”, se suma a las investigaciones e iniciativas para contribuir con el desarrollo de evaporadores solares de alta eficiencia.
Asimismo, el equipo de científicos de la Academia de Ciencias de la provincia china de Cantón se une al impulso de la aplicación práctica de la generación de energía de vapor solar interfacial, método que, afirman en el informe sobre su estudio: “Está ganando un rápido impulso como una tecnología de tratamiento de agua potencialmente robusta y confiable en una variedad de aplicaciones, incluido el tratamiento de aguas residuales, la desalinización, la remediación de suelos y la esterilización”.
Con información de Science Direct, La Sexta, Últimas Noticias y El Observador
Fotos cortesía de Science Direct, La Sexta, DF , El Agora Diario y Fibras y Normas de Colombia
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