Este material esponjoso y la energía del sol eliminan la sal del agua de mar

No es la primera vez que los científicos crean materiales esponjosos que utilizan la luz solar como fuente de energía sostenible para limpiar o desalinizar el agua. Por ejemplo, se probó un hidrogel inspirado en una esponja vegetal con polímeros en el interior de sus poros en agua contaminada con cromo y, al calentarlo con el sol, el hidrogel liberó rápidamente por evaporación un vapor de agua limpia que se podía recoger. Pero mientras que los hidrogeles son blandos y están llenos de líquido, los aerogeles son más rígidos y contienen poros sólidos que pueden transportar agua líquida o vapor de agua. Los aerogeles se han probado como medio de desalinización, pero están limitados por su rendimiento de evaporación, que disminuye a medida que aumenta el tamaño del material. Por ese motivo, Xi Shen y sus colegas querían diseñar un aerogel desalinizador poroso que mantuviera su eficacia con distintos tamaños.

Los investigadores crearon una pasta con nanotubos de carbono y nanofibras de celulosa, la imprimieron en 3D sobre una superficie congelada, y permitieron que cada capa se solidificara antes de añadir la siguiente. Este proceso formó un material similar a una esponja con pequeños orificios verticales distribuidos de manera uniforme, de unos 20 micrómetros de ancho cada uno. Probaron fragmentos cuadrados del material, de tamaños que iban de 0,4 pulgadas de ancho (1 centímetro) a unas 3 pulgadas de ancho (8 centímetros), y descubrieron que los fragmentos más grandes liberaban agua por evaporación con la misma eficacia que los más pequeños.

En una prueba realizada al aire libre, los investigadores colocaron el material en un vaso que contenía agua de mar, y lo cubrieron con una tapa curva de plástico transparente. La luz del sol calentó la parte superior del material esponjoso, y evaporó solo el agua ―no la sal― y la convirtió en vapor de agua. El vapor se acumuló en la cubierta de plástico en forma de líquido, y desplazó el agua, ahora limpia, hacia los bordes, donde goteó a un embudo y un recipiente situados debajo del vaso. Después de seis horas bajo la luz solar natural, el sistema generó unas tres cucharadas soperas de agua potable.

“Nuestro aerogel permite la desalinización a plena capacidad en cualquier tamaño”, explica Shen, “lo que ofrece una solución sencilla y ampliable para la desalinización sin energía para producir agua potable”.

Los autores agradecen el financiamiento de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Consejo de Subvenciones para la Investigación de la RAE de Hong Kong, el Fondo para el Medio Ambiente y la Conservación de la RAE de Hong Kong y la Universidad Politécnica de Hong Kong.