Según las Naciones Unidas, 2200 millones de personas aún carecen de acceso a agua potable gestionada de forma segura, lo que significa que mucha gente o camina kilómetros para beber un sorbo o paga un ojo de la cara por agua embotellada. Para satisfacer la demanda, regiones desde California hasta partes de Oriente Medio han recurrido a plantas desalinizadoras que convierten agua de mar en agua dulce, pero el proceso es caro, consume mucha energía y genera enormes volúmenes de salmuera concentrada que, al verterse de nuevo al océano, causa estragos en los ecosistemas marinos al aumentar la salinidad y succionar el oxígeno. Es como resolver un problema mientras se crea otro, solo que más salado.

Investigadores de la Universidad de Rochester, liderados por el profesor de óptica y física Chunlei Guo, han presentado un sistema de desalinización alimentado por energía solar que evita la mayoría de esos dolores de cabeza. Su enfoque, descrito en la revista Light: Science & Applications, produce agua dulce de manera eficiente, no requiere pretratamiento químico y, crucialmente, no genera residuos de salmuera. En su lugar, recupera casi todas las sales disueltas en forma sólida, lo que es casi tan cerca como la ciencia ha llegado a tener tu agua de mar y beberla también.

El sistema se basa en paneles solares hechos de metal negro texturizado con láseres de femtosegundo. Este tratamiento le da a la superficie dos superpoderes: absorbe casi toda la luz solar entrante y se vuelve súper absorbente, lo que significa que ama el agua casi tanto como un corredor de maratón deshidratado. Una región activa con patrón láser atrae una capa delgada de agua de mar a través del panel. La luz solar evapora el agua, que se destila en agua dulce, mientras que las sales y minerales disueltos son guiados hacia regiones pasivas no tratadas, evitando la acumulación que normalmente obstruye las tecnologías de desalinización menores.

Guo señala que muchos sistemas de desalinización térmica solar funcionan bien en pruebas de laboratorio con agua de mar simplificada hecha solo de agua y cloruro de sodio. Pero los océanos reales contienen magnesio y calcio, que forman costras duras y densas cuando cristalizan, similar a la incrustación mineral en una tetera, excepto que el agua de mar está mucho más concentrada. Para abordar esto, el equipo diseñó ranuras microscópicas en la superficie del metal negro que alientan a las sales a migrar lejos de la zona activa antes de que puedan acumularse, aprovechando el efecto de anillo de café, el mismo fenómeno que deja ese molesto anillo marrón en tu mesa después de un derrame. "Si dejas caer café sobre una superficie, eventualmente el agua se evapora y queda un anillo en el borde exterior", explica Guo. "Usamos ese mismo principio para avanzar las sales hacia la región pasiva".

Cuando se probó con agua de los océanos Pacífico, Atlántico e Índico, la superficie se limpió continuamente, extrayendo agua dulce mientras dirigía las sales a áreas pasivas donde podían recolectarse sin pérdida de rendimiento. Uno de los mayores beneficios: los sólidos recuperados podrían producir minerales valiosos como el litio, un ingrediente clave en las baterías de vehículos eléctricos. En un estudio relacionado en el Journal of Materials Chemistry A, Guo y sus colegas incrustaron nanopartículas de titanato de hidrógeno en las ranuras del metal para aislar selectivamente el litio de otras sales. Usando agua del Gran Lago Salado de Utah, recuperaron aproximadamente el 50 por ciento del litio contenido en las sales sobrantes. "La minería de litio de la Tierra ha demostrado ser muy agotadora desde el punto de vista energético y ambiental", dice Guo, "por lo que extraer litio directamente del agua salada podría ser una ruta futura muy importante".

La tecnología sigue siendo una prueba de concepto, pero Guo cree que puede escalarse significativamente, potencialmente aumentando el acceso al agua potable limpia mientras se crean fuentes más sostenibles de minerales críticos. La investigación fue apoyada por la National Science Foundation, la Fundación Bill y Melinda Gates, y la Worldwide Universities Network. Contribuyentes adicionales incluyeron al científico sénior Subash Singh, al exalumno Ran Wei '24, a los estudiantes de doctorado Luheng Tang y Tainshu Xu, y a Mingjiang Ma del Instituto de Óptica.