La desalación convencional resuelve un problema y crea otro. Tomar agua de mar y eliminar la sal produce agua dulce — lo cual es el objetivo — pero también produce salmuera: agua hipersalina concentrada que cuando se devuelve al océano aumenta la salinidad local, reduce el oxígeno disuelto y daña los ecosistemas marinos en las proximidades de las plantas. Investigadores de la Universidad de Rochester encontraron una forma de hacer el proceso completo sin ese subproducto, usando solo luz solar y paneles de metal texturizados con láseres ultrarrápidos.
Cómo funcionan los paneles: dos regiones, dos funciones
El sistema desarrollado por el equipo del profesor Chunlei Guo utiliza paneles de metal negro que han sido tratados con láseres de femtosegundo — pulsos de luz tan breves que duran una millonésima de millonésima de segundo. Ese tratamiento da al metal dos propiedades fundamentales: absorbe prácticamente toda la luz solar que recibe, y atrae el agua con una fuerza capilar extrema, una característica conocida como superwicking.
Los paneles tienen dos zonas diferenciadas. La zona activa, texturizados con microsurcos específicos, atrae el agua de mar y la distribuye en una capa delgada mientras el sol la evapora. El vapor resultante se condensa como agua fresca. Los minerales y sales que quedan al evaporarse el agua son dirigidos automáticamente por los microsurcos hacia la zona pasiva — una región sin textura donde se depositan y acumulan sin bloquear la evaporación. Eso es lo que hace posible un funcionamiento continuo sin que el sistema se obstruya.
El efecto café: usar física básica para resolver un problema de ingeniería
Uno de los mayores obstáculos de los sistemas de desalación solar anteriores era el bloqueo por minerales. El agua de mar real no solo contiene cloruro de sodio — sal común — sino también magnesio, calcio y decenas de otros minerales que al cristalizarse forman costras duras que obstruyen el flujo de agua y apagan el sistema. Esto es similar a la cal que se forma en una cafetera o en el cabezal de la ducha, pero en concentraciones mucho mayores.
El equipo usó el efecto café para resolver este problema. «Si derramas café en una superficie, el agua se evapora y queda un anillo en el borde externo con las partículas concentradas», explicó Guo. «Usamos ese mismo principio para avanzar las sales hacia la región pasiva». El diseño de los microsurcos guía activamente los minerales hacia afuera de la zona de evaporación, donde se depositan como sólidos sin interferir con la operación continua. El sistema fue probado con agua real del océano Pacífico, el Atlántico y el Índico, y en todos los casos operó de forma estable.
El subproducto que se convierte en recurso: litio para baterías
Lo que hace especialmente atractivo al sistema no es solo que no produce salmuera — sino lo que hace con los sólidos que sí produce. La sal recuperada en la zona pasiva contiene todos los minerales del agua de mar, incluyendo litio: el metal clave en las baterías de vehículos eléctricos y electrónica de consumo. En un estudio complementario publicado en el Journal of Materials Chemistry A, el equipo demostró que integrando nanopartículas de titanato de hidrógeno en los microsurcos del panel es posible aislar el litio de los otros minerales selectivamente.
Las pruebas con agua del Gran Lago Salado de Utah recuperaron aproximadamente el 50% del litio presente en los sólidos después del proceso de desalación. «La minería de litio de la Tierra ha demostrado ser muy costosa desde el punto de vista energético y ambiental, por lo que extraer litio directamente del agua salada podría ser una ruta futura muy importante», señaló Guo.
El contexto global: 2.200 millones de personas sin acceso a agua segura
Según las Naciones Unidas, 2.200 millones de personas en el mundo todavía no tienen acceso a agua potable gestionada de forma segura. La desalación es la única solución técnicamente viable para regiones costeras sin fuentes de agua dulce suficientes, desde el Medio Oriente hasta partes de California, España o Chile. Pero su costo energético y el problema de la salmuera han limitado su expansión. Un sistema solar que no genera salmuera, no requiere pretratamiento químico y puede recuperar minerales valiosos como el litio podría cambiar la ecuación económica y ambiental del sector.
El sistema está todavía en fase de demostración de concepto, pero Guo señala que la arquitectura puede escalarse. El proyecto fue financiado por la National Science Foundation, la Fundación Bill & Melinda Gates y la Worldwide Universities Network.
