Investigadores han descubierto que un innovador dispositivo solar podría revolucionar la forma en que abordamos los crecientes desafíos hídricos y energéticos que azotan nuestro planeta. Se trata de un dispositivo fotovoltaico flotante para purificar agua y generar hidrógeno, transformando agua contaminada y agua de mar en agua potable segura y combustible de hidrógeno limpio. ¡Es asombroso!
Investigadores de la Universidad de Cambridge han desarrollado un dispositivo híbrido inspirado en la fotosíntesis, el proceso que utilizan las plantas para convertir la luz solar en alimento. Este prototipo, a diferencia de la "hoja artificial" que requiere agua limpia para producir hidrógeno verde, es mucho más versátil. De hecho, los científicos lograron realizar pruebas con éxito en el agua del río Cam, en el centro de Cambridge, y los resultados fueron prometedores.
La característica innovadora del dispositivo es su capacidad para combinar la producción de combustible solar con la purificación de agua. El Dr. Chanon Pornrungroj y Ariffin Mohamad Annuar , coautores principales del Departamento de Química Yusuf Hamied de Cambridge, explican que la disociación del agua mediante energía solar, método para descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno, generalmente requiere agua pura. De lo contrario, los contaminantes podrían dañar el catalizador o iniciar reacciones químicas indeseables.
Según Ariffin Mohamad Annuar, uno de los coautores del estudio, el diseño no sólo es simple, sino también muy eficaz cuando se trata de purificar agua de una amplia gama de fuentes.
«En regiones remotas o en vías de desarrollo, donde el agua potable es relativamente escasa y la infraestructura necesaria para su purificación no está fácilmente disponible, la disociación del agua es extremadamente difícil. Un dispositivo que pudiera funcionar con agua contaminada podría resolver dos problemas a la vez: podría disociar el agua para producir combustible limpio y podría producir agua potable limpia», dijo Ariffin Mohamad.
Según este estudio, el dispositivo demostró una notable durabilidad al funcionar de manera fluida y fiable tanto en agua de mar como en agua contaminada durante más de 154 horas (aproximadamente 6 días y medio).
El Dr. Chanon Pornrungroj afirmó: «Es muy resistente a los contaminantes, y su diseño flotante permite que el sustrato funcione en aguas muy turbias o lodosas. Es un sistema sumamente versátil».
“El proceso de fabricación de combustibles solares mediante la luz solo utiliza una pequeña parte del espectro solar; hay una gran cantidad de espectro que queda sin utilizar”, dijo Mohamad Annuar.
El profesor Erwin Reisner explicó: «La crisis climática y los problemas relacionados con la contaminación y la salud están estrechamente vinculados, y desarrollar un enfoque que pudiera ayudar a abordar ambos supondría un cambio radical para muchísimas personas».
El profesor Erwin Reisner advirtió que, aunque el dispositivo todavía está en las primeras etapas de desarrollo, es muy prometedor.
Véase también : La era del hidrógeno: perspectivas sobre la próxima transformación energética de Estados Unidos
El Proceso
Se instaló un panel absorbente de luz ultravioleta en un generador flotante de vapor solar , lo que le permite aprovechar la energía del sol para purificar agua contaminada o salina y crear hidrógeno verde.
El instrumento contiene una malla de carbono estructurada a escala nanométrica que incluye un fotocatalizador. Esta innovadora malla absorbe eficientemente la luz y el calor, produciendo el vapor de agua necesario para la generación de hidrógeno.
Además, cuenta con un notable tratamiento repelente al agua que le permite flotar sin esfuerzo salvaguardando su óptimo funcionamiento ante cualquier posible contaminante.
Un avance impresionante es su capacidad para aprovechar eficazmente el espectro solar. Al incorporar una capa absorbente de rayos UV en la parte superior, permite la producción de hidrógeno, mientras que el resto del espectro solar se dirige a la parte inferior para vaporizar el agua y purificarla. Este singular proceso dual imita fielmente las funciones de una hoja real, integrando a la perfección la producción de hidrógeno con el proceso de transpiración.
Usos potenciales
El dispositivo fotovoltaico flotante para purificar agua y generar energía a partir de hidrógeno podría ayudar a resolver los problemas globales de energía y agua.
Muchas personas cocinan utilizando combustibles nocivos, lo que provoca más de tres millones de muertes al año. Este dispositivo tiene el potencial de solucionar ese problema, y cocinar con hidrógeno es una alternativa más segura.
La capacidad del dispositivo para funcionar de forma autónoma lo hace excepcionalmente valioso en zonas con recursos escasos . Este dispositivo resulta particularmente ventajoso si se tiene en cuenta que aproximadamente 2 millones de personas carecen de acceso a agua potable, mientras que 775 millones de personas en todo el mundo viven sin electricidad.
El equipo confía en que su diseño, sencillo pero muy eficaz, es capaz de adaptarse a diversas fuentes de agua . No solo es eficiente en el tratamiento de contaminantes, sino que también destaca en el procesamiento del agua, sin importar la turbidez o el lodo.
Según el profesor Erwin Reisner, quien dirigió el estudio, el dispositivo actual es solo el comienzo. Sin embargo, este tipo de soluciones son absolutamente esenciales para forjar un futuro sostenible, abordando simultáneamente las preocupaciones apremiantes del cambio climático, la contaminación y los problemas de salud.
