Potrivit Națiunilor Unite, 2,2 miliarde de oameni nu au încă acces la apă potabilă gestionată în siguranță - ceea ce înseamnă că o mulțime de oameni fie merg kilometri pentru o înghițitură, fie plătesc o avere pentru apa îmbuteliată. Pentru a face față cererii, regiuni de la California până în părți din Orientul Mijlociu au apelat la fabrici de desalinizare care transformă apa de mare în apă dulce, dar procesul este scump, consumă multă energie și generează volume uriașe de saramură concentrată care, atunci când este deversată înapoi în ocean, face ravagii în ecosistemele marine prin creșterea salinității și sugerea oxigenului. E ca și cum ai rezolva o problemă în timp ce creezi alta, doar că mai sărată.

Cercetătorii de la Universitatea din Rochester, conduși de profesorul de optică și fizică Chunlei Guo, au dezvăluit un sistem de desalinizare alimentat cu energie solară care ocolește majoritatea acestor dureri de cap. Abordarea lor, descrisă în jurnalul Light: Science & Applications, produce apă dulce eficient, nu necesită pretratare chimică și - crucial - nu generează deșeuri de saramură. În schimb, recuperează aproape toate sărurile dizolvate sub formă solidă, ceea ce este cam cât de aproape de a avea și apa de mare și a o bea a ajuns știința.

Sistemul se bazează pe panouri solare fabricate din metal negru texturat cu lasere femtosecundă. Acest tratament conferă suprafeței două superputeri: absoarbe aproape toată lumina solară incidentă și devine super-absorbantă - adică iubește apa aproape la fel de mult ca un maratonist deshidratat. O regiune activă modelată cu laser atrage un strat subțire de apă de mare pe panou. Lumina solară evaporă apa, care este distilată în apă dulce, în timp ce sărurile și mineralele dizolvate sunt ghidate către regiunile pasive netratate, prevenind acumularea care în mod normal înfundă tehnologiile de desalinizare mai puțin performante.

Guo notează că multe sisteme solare termice de desalinizare funcționează bine în testele de laborator cu apă de mare simplificată, formată doar din apă și clorură de sodiu. Dar oceanele reale conțin magneziu și calciu, care formează cruste dure și dense atunci când cristalizează - asemănător cu depunerile minerale dintr-un ibric, doar că apa de mare este mult mai concentrată. Pentru a face față acestei probleme, echipa a proiectat șanțuri microscopice pe suprafața metalului negru care încurajează sărurile să migreze departe de zona activă înainte de a se acumula, valorificând efectul de inel de cafea - același fenomen care lasă acel inel maro enervant pe masă după o vărsare. „Dacă scapi cafea pe o suprafață, în cele din urmă apa se evaporă și rămâne un inel la marginea exterioară”, explică Guo. „Folosim același principiu pentru a avansa sărurile către regiunea pasivă.”

Când a fost testată cu apă din Oceanele Pacific, Atlantic și Indian, suprafața s-a curățat continuu, extrăgând apă dulce în timp ce direcționa sărurile către zonele pasive unde puteau fi colectate fără pierderi de performanță. Unul dintre cele mai mari avantaje: solidele recuperate ar putea produce minerale valoroase precum litiul, un ingredient cheie în bateriile vehiculelor electrice. Într-un studiu conex în Journal of Materials Chemistry A, Guo și colegii au încorporat nanoparticule de titanat de hidrogen în șanțurile metalului pentru a izola selectiv litiul de alte săruri. Folosind apă din Marele Lac Sărat din Utah, au recuperat aproximativ 50% din litiul conținut în sărurile rămase. „Exploatarea litiului din Pământ s-a dovedit a fi foarte costisitoare din punct de vedere energetic și de mediu”, spune Guo, „așa că extragerea litiului direct din apa sărată ar putea fi o cale foarte importantă în viitor.”

Tehnologia este încă un concept demonstrativ, dar Guo crede că poate fi extinsă semnificativ, sporind potențial accesul la apă potabilă curată, creând în același timp surse mai sustenabile de minerale critice. Cercetarea a fost susținută de National Science Foundation, Bill & Melinda Gates Foundation și Worldwide Universities Network. Contribuitori suplimentari au inclus cercetătorul principal Subash Singh, absolventul Ran Wei '24, doctoranzii Luheng Tang și Tainshu Xu și Mingjiang Ma de la Institutul de Optică.