Un equipo de científicos de la Universidad de Rochester, en Estados Unidos, ha desarrollado un sistema de desalinización alimentado por energía solar que convierte agua de mar en agua potable sin generar salmuera tóxica y que, además, permite recuperar minerales valiosos como el litio, un componente esencial para las baterías de vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos. La investigación, dirigida por Chunlei Guo, profesor de óptica y física, representa un avance significativo frente a los métodos tradicionales de desalinización, que suelen ser costosos, intensivos en energía y ambientalmente problemáticos.
Según datos de la Organización de las Naciones Unidas citados por ambas fuentes, alrededor de 2.200 millones de personas en el mundo carecen todavía de acceso a agua potable gestionada de forma segura. Para hacer frente a esta demanda creciente, regiones que van desde California hasta distintos países de Oriente Próximo dependen de plantas de desalinización que transforman el agua marina en agua dulce. Sin embargo, las técnicas convencionales, como la ósmosis inversa y la destilación térmica, requieren tratamientos químicos antes y después del proceso y generan grandes volúmenes de salmuera concentrada. Cuando este residuo se vierte al océano, puede dañar los ecosistemas marinos al aumentar la salinidad y reducir los niveles de oxígeno.
El nuevo sistema desarrollado en Rochester se basa en paneles solares fabricados con metal negro tratado mediante láseres de femtosegundo, una tecnología que dota a la superficie de dos propiedades clave: absorbe casi toda la luz solar incidente y presenta una fuerte atracción por el agua, una característica que los investigadores denominan "superwicking". El diseño emplea una región activa donde el agua se evapora y se destila, mientras una región pasiva recibe los depósitos de sal y minerales, manteniéndolos lejos de la zona de trabajo y evitando obstrucciones. El equipo describe el avance en la revista científica Light: Science & Applications.
Uno de los mayores retos que han enfrentado históricamente las tecnologías solares de desalinización es la acumulación de sales en la superficie. Según explica Guo, los experimentos de laboratorio suelen utilizar agua simplificada compuesta solo por agua y cloruro de sodio, donde los cristales se forman de manera porosa y pueden disolverse con relativa facilidad. Sin embargo, el agua de mar real contiene múltiples minerales disueltos, especialmente magnesio y calcio, que al cristalizar generan costras duras y densas, comparables a la cal que obstruye las tuberías o las duchas con el tiempo.
Para superar este obstáculo, los investigadores aprovecharon el conocido "efecto anillo de café", un fenómeno físico por el cual las partículas en una gota de líquido se concentran en el borde exterior a medida que el agua se evapora. "Si dejas caer café sobre una superficie, el agua se evapora y queda un anillo en el borde exterior con las partículas concentradas", explica Guo. "Utilizamos el mismo principio para empujar las sales hacia la región pasiva". El sistema fue probado con muestras de agua procedentes de los océanos Pacífico, Atlántico e Índico, y en todos los casos la superficie logró autolimpiarse eficazmente, extrayendo agua dulce de forma continua.
Quizá la ventaja más destacada del nuevo proceso sea lo que ocurre con la sal residual. Mientras que la desalinización convencional produce salmuera líquida que debe ser tratada o desechada, este sistema recupera casi la totalidad de las sales disueltas en forma sólida. Estos materiales pueden destinarse a usos industriales, incluyendo la producción de sal de mesa y, de forma especialmente relevante, la extracción de litio.
En un estudio complementario publicado en la revista Journal of Materials Chemistry A, el mismo equipo demostró que los paneles solares superwicking pueden separar litio de otras sales mediante la incorporación de nanopartículas de titanato de hidrógeno en las microcanales del metal negro. Utilizando agua del Gran Lago Salado de Utah, los investigadores lograron recuperar aproximadamente el 50% del litio presente en los residuos salinos tras la desalinización. "La extracción de litio de la Tierra ha demostrado ser muy costosa desde el punto de vista energético y ambiental, por lo que obtener litio directamente del agua salada podría ser una ruta muy importante en el futuro", señala Guo.
Aunque la tecnología se ha demostrado únicamente en dispositivos de prueba de concepto, sus impulsores consideran que es escalable a niveles industriales. De confirmarse este potencial, el sistema podría contribuir tanto a aumentar el acceso a agua limpia como a crear fuentes más sostenibles de minerales críticos para la transición energética. La investigación ha sido financiada por la National Science Foundation, la Fundación Bill y Melinda Gates y la Worldwide Universities Network. Entre los colaboradores figuran Subhash Singh, Ran Wei, Luheng Tang, Tianshu Xu y Mingjiang Ma, vinculados al Instituto de Óptica de la Universidad de Rochester.
El próximo reto para el equipo será avanzar en el escalado de los paneles y validar la tecnología en condiciones reales de operación prolongada. Si los resultados se mantienen, estaríamos ante una doble solución: agua dulce sin residuos contaminantes y litio extraído de forma ambientalmente más responsable, dos demandas crecientes en un mundo que enfrenta simultáneamente una crisis hídrica y una revolución energética.