Cualquiera que haya dejado secar una gota de café sobre la mesa conoce el resultado: un anillo oscuro en el borde, donde se acumulan las partículas. Ese fenómeno cotidiano, que los físicos llaman “efecto anillo de café”, es la base de una nueva tecnología que podría resolver uno de los grandes problemas de la desalinización: qué hacer con la sal.
Un equipo de la Universidad de Rochester, en Estados Unidos, desarrolló un sistema que convierte agua de mar en agua dulce usando solo la energía del sol y que, en lugar de devolver al océano una salmuera concentrada, recupera prácticamente toda la sal en forma sólida. En las pruebas, funcionó con agua del Pacífico, del Atlántico y del Índico.
El problema oculto de la desalinización
La desalinización es una de las grandes apuestas para enfrentar la escasez de agua en un planeta donde más de 2.000 millones de personas no tienen acceso a agua potable gestionada de forma segura. Pero tiene un costo ambiental importante. Las plantas actuales, en su mayoría basadas en ósmosis inversa, producen por cada litro de agua dulce un residuo líquido con altísima concentración de sal y químicos: la salmuera.
Ese residuo suele devolverse al mar, donde puede hundirse, reducir el oxígeno del fondo marino y afectar a los ecosistemas cercanos. Además, las plantas convencionales consumen mucha electricidad. Por eso, desde hace años los científicos buscan métodos de “descarga cero”, capaces de producir agua dulce sin dejar residuos líquidos.
Paneles negros grabados con láser
El equipo liderado por Chunlei Guo, profesor de óptica y física de la Universidad de Rochester, recurrió a una herramienta poco habitual en este campo: los láseres de femtosegundo, que emiten pulsos de luz de una duración ínfima, de una milbillonésima de segundo. Con ellos, grabaron sobre paneles metálicos una textura microscópica que vuelve la superficie completamente negra, capaz de absorber casi toda la luz solar, y “superabsorbente”, es decir, que atrae y distribuye el agua por capilaridad.
El agua de mar se extiende en una capa finísima sobre el panel, el sol la calienta y el agua se evapora para luego condensarse como agua dulce. La clave está en unas ranuras diseñadas en la superficie. A medida que el agua se evapora, la sal no se queda donde está, sino que es arrastrada hacia los bordes del panel, igual que el café hacia el borde de la gota.
“Si derramas café sobre una superficie, el agua termina evaporándose y queda un anillo en el borde exterior con las partículas concentradas. Usamos ese mismo principio para llevar las sales hacia la región pasiva”, explicó Guo. Allí, la sal se acumula como un sólido que puede recogerse con facilidad. Según el estudio publicado en la revista Light: Science & Applications, el sistema recupera casi la totalidad de las sales disueltas en forma sólida.
El diseño resuelve además otro problema clásico de la desalinización solar: la acumulación de cristales de sal que tapa las superficies y reduce su eficiencia. Como la sal se desplaza a una zona separada, la parte activa del panel se mantiene limpia, y en las pruebas con agua de mar no se observaron obstrucciones.
Agua dulce y, de paso, litio
La tecnología tiene un bonus inesperado. En un segundo trabajo, publicado en el Journal of Materials Chemistry A, el mismo grupo incorporó nanopartículas de titanato de hidrógeno en las ranuras de los paneles para capturar litio de forma selectiva. Con muestras de agua del Gran Lago Salado de Utah, lograron extraer alrededor del 50% del litio presente.
“Extraer litio de la tierra ha resultado muy costoso desde el punto de vista energético y ambiental, así que obtenerlo directamente del agua salada podría ser una ruta futura muy importante”, señaló Guo. El dato es especialmente relevante para América Latina, donde Argentina, Bolivia y Chile concentran en el llamado “triángulo del litio” buena parte de las reservas mundiales de este metal clave para las baterías.
Lo que falta para salir del laboratorio
Por ahora, se trata de dispositivos de prueba de concepto, y el desafío será llevarlos a una escala capaz de abastecer a comunidades enteras. Los sistemas solares por evaporación suelen producir menos agua por metro cuadrado que las grandes plantas industriales, por lo que su lugar natural podrían ser zonas costeras aisladas, sin acceso a redes eléctricas.
Aun así, el avance apunta en una dirección prometedora para regiones como el norte de Chile o el Caribe, donde la desalinización ya es una necesidad. La investigación contó con financiamiento de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos y de la Fundación Bill y Melinda Gates. Si la tecnología logra escalar, el futuro del agua potable podría depender, en parte, de una idea tan simple como una mancha de café.
