Los investigadores de UniSA han desarrollado una técnica rentable que podría proporcionar agua potable a millones de personas vulnerables utilizando materiales económicos y sostenibles y luz solar.
Menos del 3 por ciento del agua del mundo es dulce y, debido a las presiones del cambio climático, la contaminación y los cambios en los patrones de población, en muchas áreas este recurso ya escaso se está volviendo cada vez más escaso.
Actualmente, 1.420 millones de personas, incluidos 450 millones de niños, viven en áreas de alta o extremadamente alta vulnerabilidad al agua, y se espera que esa cifra aumente en las próximas décadas.
Investigadores del Future Industries Institute de UniSA han desarrollado un nuevo proceso prometedor que podría eliminar el estrés hídrico de millones de personas, incluidas las que viven en muchas de las comunidades más vulnerables y desfavorecidas del planeta.
Un equipo dirigido por el profesor asociado Haolan Xu ha perfeccionado una técnica para derivar agua dulce del agua de mar, agua salobre o agua contaminada, a través de una evaporación solar altamente eficiente, entregando suficiente agua potable diaria para una familia de cuatro con solo un metro cuadrado defuente de agua.
"En los últimos años, se ha prestado mucha atención al uso de la evaporación solar para crear agua potable fresca, pero las técnicas anteriores han sido demasiado ineficientes para ser útiles en la práctica", dice Assoc Prof Xu.
"Hemos superado esas ineficiencias y nuestra tecnología ahora puede proporcionar suficiente agua dulce para satisfacer muchas necesidades prácticas a una fracción del costo de las tecnologías existentes como la ósmosis inversa".
En el corazón del sistema hay una estructura fototérmica altamente eficiente que se asienta en la superficie de una fuente de agua y convierte la luz solar en calor, enfocando la energía con precisión en la superficie para evaporar rápidamente la porción superior del líquido.
Si bien otros investigadores han explorado una tecnología similar, los esfuerzos anteriores se han visto obstaculizados por la pérdida de energía, ya que el calor pasa a la fuente de agua y se disipa en el aire de arriba.
"Anteriormente, muchos de los evaporadores fototérmicos experimentales eran básicamente bidimensionales; eran solo una superficie plana y podían perder del 10 al 20 por ciento de la energía solar en el agua a granel y el medio ambiente circundante", dice el Dr. Xu.
"Hemos desarrollado una técnica que no solo previene cualquier pérdida de energía solar, sino que en realidad extrae energía adicional del agua a granel y del entorno circundante, lo que significa que el sistema funciona con una eficiencia del 100% para la entrada solar y consume otros 170por ciento de energía del agua y el medio ambiente ".
En contraste con las estructuras bidimensionales utilizadas por otros investigadores, Assoc Prof Xu y su equipo desarrollaron un evaporador tridimensional, en forma de aleta, similar a un disipador de calor.
Su diseño aleja el exceso de calor de las superficies superiores del evaporador es decir, la superficie de evaporación solar, distribuyendo el calor a la superficie de la aleta para la evaporación del agua, enfriando así la superficie de evaporación superior y logrando una pérdida de energía cero durante la evaporación solar.
Esta técnica de disipador de calor significa que todas las superficies del evaporador permanecen a una temperatura más baja que el agua y el aire circundantes, por lo que la energía adicional fluye desde el entorno externo de mayor energía hacia el evaporador de menor energía.
"Somos los primeros investigadores del mundo en extraer energía del agua a granel durante la evaporación solar y usarla para la evaporación, y esto ha ayudado a que nuestro proceso sea lo suficientemente eficiente como para entregar entre 10 y 20 litros de agua dulce por metro cuadrado pordía."
Además de su eficiencia, la practicidad del sistema se ve reforzada por el hecho de que está construido completamente con materiales simples y cotidianos que son de bajo costo, sostenibles y fáciles de obtener.
"Uno de los principales objetivos de nuestra investigación fue entregar para aplicaciones prácticas, por lo que los materiales que usamos se obtuvieron de la ferretería o el supermercado", dice Assoc Prof Xu.
"La única excepción son los materiales fototérmicos, pero incluso allí estamos utilizando un proceso muy simple y rentable, y los avances reales que hemos logrado son el diseño del sistema y la optimización del nexo energético, no los materiales".
Además de ser fácil de construir y de implementar, el sistema también es muy fácil de mantener, ya que el diseño de la estructura fototérmica evita que la sal y otros contaminantes se acumulen en la superficie del evaporador.
Juntos, el bajo costo y el fácil mantenimiento significan que el sistema desarrollado por Assoc Prof Xu y su equipo podría implementarse en situaciones en las que otros sistemas de desalinización y purificación serían financiera y operacionalmente inviables.
"Por ejemplo, en comunidades remotas con poblaciones pequeñas, el costo de infraestructura de sistemas como la ósmosis inversa es simplemente demasiado alto para justificarlo, pero nuestra técnica podría ofrecer una alternativa de muy bajo costo que sería fácil de configurar y básicamente gratis paracorrer ", dice Assoc Prof Xu.
"Además, debido a que es tan simple y prácticamente no requiere mantenimiento, no se necesitan conocimientos técnicos para mantenerlo en funcionamiento y los costos de mantenimiento son mínimos.
"Esta tecnología realmente tiene el potencial de proporcionar una solución de agua limpia a largo plazo a las personas y comunidades que no pueden pagar otras opciones, y estos son los lugares donde estas soluciones son más necesarias".
Además de las aplicaciones de agua potable, Assoc Prof Xu dice que su equipo está explorando actualmente una variedad de otros usos para la tecnología, incluido el tratamiento de aguas residuales en operaciones industriales.
"Hay muchas formas potenciales de adaptar la misma tecnología, por lo que realmente estamos al comienzo de un viaje muy emocionante", dice.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Australia del Sur . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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