Un material esponjoso 3D, y la energía del Sol, eliminan la sal del agua de mar

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La mayor parte del agua de la Tierra está en los océanos y es demasiado salada para poder beberla. Las plantas desalinizadoras pueden potabilizar el agua de mar, pero requieren grandes cantidades de energía. Ahora, un grupo de investigadores que publica artículos en ACS Energy Letters ha desarrollado un material similar a una esponja con bolsas de aire microscópicas y alargadas que utiliza la luz solar y una simple cubierta de plástico para convertir el agua salada en agua dulce. Una prueba de concepto realizada al aire libre ha conseguido producir agua potable con luz solar natural, en un paso hacia la desalinización sostenible de bajo consumo energético.

Lo que observamos no es una cadena de papel formada con el uso de una tijera; es un material impreso en 3D que absorbe el agua de mar, la purifica y la convierte en agua sin sal. Adaptado de ACS Energy Letters 2025, DOI: 10.1021/acsenergylett.5c01233

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 (Luffa aegyptiaca) con polímeros en el interior de sus poros]( https://www.acs.org/pressroom/presspacs/2023/february/loofah-inspired-sun-driven-gel-could-purify-all-the-water-youll-need-in-a-day.html) en agua contaminada con cromo y, al calentarlo con el Sol, el hidrogel liberó rápidamente por evaporación un vapor de agua limpia que podía ser recolectados 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”, explicó Shen, “lo que ofrece una solución sencilla y ampliable para la desalinización sin energía para producir agua potable”.

Financiación
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Los autores agradecen el financiamiento de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, del 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.
El artículo “Size-Insensitive Vapor Diffusion Enabled by Additive Freeze-Printed Aerogels for Scalable Desalination” (Difusión de vapor insensible al tamaño gracias a aerogeles impresos por congelación con aditivos para una desalinización escalable) fue publicado en ACS Energy Letters. Autores: Xiaomeng Zhao, Yunfei Yang, Xuemin Yin, Zhuo Luo, Kit-Ying Chan & Xi Shen