Un nuevo invento que utiliza la luz solar para impulsar la purificación del agua, podría ayudar a resolver el problema de proporcionar agua potable en cualquier lugar. El dispositivo se asemeja a una gran esponja que absorbe agua pero deja los contaminantes, como plomo, aceite y agentes patógenos.
Para recolectar el agua purificada de la esponja, simplemente hay que colocarlo bajo la luz del Sol. Los investigadores describieron el dispositivo en un artículo publicado en la revista Advanced Materials.
Como detalla el profesor Rodney Priestley, miembro de este equipo y vicedecano de Innovación en la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad de Princeton, la inspiración provino del pez globo, que ingiere agua para hinchar su cuerpo cuando se siente amenazado y la libera cuando pasa el peligro.
“Para mí, lo más emocionante de este dispositivo es que puede operar completamente fuera de la red, a gran y a pequeña escala”, añade el profesor Priestley. También podría funcionar en sitios donde se necesita purificar el agua sin motores y, por tanto, abarata el proceso.
Xiaohui Xu, del Departamento de Ingeniería Química y Biológica y miembro de este equipo, participó en el desarrollo del gel que va en el interior de este ingenio alimentado por energía solar.
Los autores señalan que su innovación ofrece la tasa de purificación de agua solar pasiva más alta de todas las tecnologías de la competencia.
Demostración del ingenio
Una forma de usar el gel sería colocarlo en una fuente de agua por la noche y al día siguiente colocarlo a la luz del Sol para generar el agua potable del día, defiende Xu.
El gel puede purificar el agua contaminada con petróleo y otros aceites, metales pesados como el plomo, moléculas pequeñas y patógenos como la levadura. Este equipo demostró que el gel mantiene su capacidad para filtrar agua durante, al menos, 10 ciclos de absorción y descarga sin una reducción apreciable en su rendimiento.
Para demostrar su funcionamiento en condiciones del mundo real, Xu llevó el dispositivo al lago Carnegie, en el campus de la Universidad de Princeton.
Colocó el gel en el agua a 25 grados Celsius, que contiene microorganismos que hacen que no sea segura para beber, y lo dejó empapando el agua del lago durante una hora. Después sacó el gel del agua y lo colocó encima de un recipiente. A medida que el Sol lo calentó, el agua pura goteó en el recipiente durante la siguiente hora.
El dispositivo filtra el agua mucho más rápidamente que los dispositivos existentes de métodos pasivos de purificación de agua con energía solar, según estos investigadores. La mayoría de los demás dispositivos que funcionan con energía solar utilizan la luz solar para evaporar el agua, lo que lleva mucho más tiempo que la absorción y liberación del nuevo gel.
Agua potable sin electricidad
Otros métodos de filtración de agua requieren electricidad u otra fuente de energía para bombear agua a través de una membrana. La filtración pasiva por gravedad, como ocurre con los filtros típicos, requiere su reemplazo regular.
El gel consta de una estructura en forma de panal que es muy porosa. Tiene largas cadenas de moléculas repetidas, conocidas como Poli (N-isopropilacrilamida), que se entrecruzan para formar una malla. Dentro de ella, algunas regiones contienen moléculas que son hidrófilas, mientras que otras regiones son hidrófobas (repelen el agua).
Este gel se encuentra dentro de otras dos capas que impiden que los contaminantes lleguen al interior del gel. La capa intermedia es un material de color oscuro llamado polidopamina (PDA), que transforma la luz solar en calor y también evita la entrada de metales pesados y moléculas orgánicas.
Uno de los desafíos de este equipo de investigadores, que superaron con éxito, fue encontrar la fórmula del gel interno para que tuviera las propiedades correctas para la absorción de agua.
Xu sintetizó los materiales y realizó estudios para evaluar la capacidad del dispositivo para purificar el agua con la ayuda de Sehmus Ozden y Navid Bizmark, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales de Princeton. En este trabajo también participaron Sujit Datta, y Craig Arnold.
