En todo el mundo, miles de millones de personas siguen sin tener acceso fiable a agua potable segura. Las Naciones Unidas estiman que 2.200 millones de personas no disponen de agua potable gestionada de forma segura, mientras que regiones desde California hasta Oriente Medio dependen cada vez más de plantas desalinizadoras para convertir el agua del océano en agua dulce. Así que, ya saben, sin presión.

La desalinización puede proporcionar un suministro de agua crítico, pero los métodos más comunes hoy en día conllevan inconvenientes importantes. La ósmosis inversa fuerza el agua a través de membranas especializadas para eliminar la sal, mientras que la destilación térmica utiliza calor para separar el agua dulce del agua de mar. Ambos enfoques pueden consumir grandes cantidades de energía, a menudo requieren tratamiento del agua antes y después del proceso, y generan un residuo salino altamente concentrado conocido como salmuera. Cuando esa salmuera se vierte de nuevo al océano, puede aumentar la salinidad local y reducir los niveles de oxígeno, creando condiciones dañinas para los organismos marinos. En resumen: nosotros obtenemos agua potable, los peces obtienen un entorno laboral hostil.

Investigadores de la Universidad de Rochester han desarrollado un enfoque diferente que podría ayudar a abordar varios de esos problemas a la vez. Los científicos del Instituto de Óptica de URochester crearon un sistema de desalinización solar térmica diseñado para producir agua dulce de manera eficiente sin generar salmuera líquida ni requerir aditivos químicos para pretratar el agua entrante. El método se describe en un artículo publicado en Light: Science & Applications. La investigación fue liderada por Chunlei Guo, profesor de óptica y física y científico sénior en el Laboratorio de Energía Láser de URochester.

En el corazón de la tecnología hay paneles solares hechos de metal negro que ha sido tratado con láseres de femtosegundo. Un femtosegundo es una unidad de tiempo extraordinariamente corta, equivalente a una milbillonésima de segundo. Los pulsos de estos láseres ultrarrápidos pueden alterar con precisión la superficie de un material, creando estructuras microscópicas que cambian drásticamente cómo interactúa con la luz y el agua. El tratamiento láser hace que el metal sea extremadamente eficaz absorbiendo la luz solar y también le confiere propiedades supercapilares, lo que significa que el agua se extiende rápidamente por la superficie en lugar de formar gotas.

Cada panel contiene una región activa tratada con láser que atrae una capa muy fina de agua de mar sobre su superficie. El metal oscuro absorbe casi toda la radiación solar entrante, calentando el agua y provocando su evaporación. Esa evaporación deja atrás sales y otros minerales disueltos. En lugar de permitir que esos materiales se acumulen donde ocurre la evaporación, el panel los dirige hacia áreas no tratadas a lo largo de sus lados, conocidas como región pasiva. Este movimiento es importante porque la acumulación de sal es uno de los mayores desafíos que enfrentan los sistemas de desalinización solar. Si los minerales forman una capa dura sobre la superficie activa, pueden bloquear el movimiento del agua y eventualmente detener el funcionamiento del sistema.

Guo dice que los sistemas anteriores de desalinización solar térmica a menudo han funcionado bien en experimentos de laboratorio utilizando agua de mar artificial simplificada hecha de agua y cloruro de sodio. Cuando el cloruro de sodio cristaliza a medida que el agua se evapora, tiende a formar una estructura relativamente granular y porosa. El agua puede seguir moviéndose a través de esos cristales, ayudando a disolver la sal acumulada y haciendo que la superficie sea más fácil de limpiar. Pero el agua de mar real es otra bestia. Además del cloruro de sodio, contiene magnesio, calcio y muchas otras sustancias disueltas. Algunos de esos compuestos pueden cristalizar en depósitos duros y densos que son mucho menos porosos. Es similar a la incrustación mineral que se acumula gradualmente dentro de una alcachofa de ducha o una tetera. En un sistema de desalinización, sin embargo, el desafío es mucho mayor porque el agua de mar contiene cientos de veces más sales disueltas que el agua del grifo común. A medida que esos depósitos se acumulan, el agua ya no puede fluir libremente por la superficie, reduciendo la eficiencia y eventualmente obstruyendo el sistema.

Para superar ese problema, el equipo de Guo diseñó cuidadosamente micros