El suministro de agua potable limpia siempre ha sido considerado como un derecho humano básico en muchas regiones, pero la situación en muchas partes del mundo es muy diferente. El Tercer Mundo ha estado luchando por agua potable limpia. Un nuevo sistema de saneamiento de aluminio basado en láser puede ayudar a los países en desarrollo a proporcionar agua potable y salvar vidas.
Un equipo de investigación liderado por Subhash Singh del Instituto de Óptica de la Universidad de Rochester en Nueva York cree que el saneamiento del agua a base de energía solar puede ser la clave para proporcionar agua limpia sostenible a la población mundial en rápido crecimiento. Los resultados del estudio fueron publicados en la revista Nature Sustainability.
La Organización Mundial de la Salud ha enumerado la radiación ultravioleta para esterilizar al sol botellas transparentes y esterilizar el calor de recipientes opacos como métodos para limpiar el agua durante un período de tiempo. También hay muchos sistemas en el mercado que utilizan la luz solar para purificar el agua. Pero estos sistemas tienen defectos obvios: problemas de escalabilidad. Un sistema que puede desinfectar a un pequeño grupo de personas o una familia puede no ser muy útil al desinfectar una ciudad o aldea entera. Junto con los costos relacionados del sistema de desinfección de agua, 1 de cada 9 personas (alrededor de 785 millones de personas) no puede obtener agua limpia. Entre ellos, 1 millón de personas mueren cada año debido a la falta de agua potable.
El equipo de investigación descubrió varios problemas con el sistema de saneamiento de agua actual, especialmente el problema de la evaporación de la interfaz impulsada por energía solar. Estos incluyen, pero no se limitan a: la incapacidad para controlar el límite de seguimiento solar del evaporador de interfaz, lo que significa que cuando el ángulo del sol cambia, la concentración óptica disminuirá, lo que resulta en una disminución en la capacidad de desinfección. Otro problema es el efecto de bloqueo que reduce severamente la eficiencia del equipo.
Dado que el sistema de esterilización solar actual utiliza un sistema de calefacción "abajo hacia arriba", la mayor parte de la energía generada se perderá a través de la evaporación de agua y aire. Algunos sistemas resuelven este problema de eficiencia introduciendo un sistema de generación de energía térmica solar en la interfaz aire/agua. Dado que esta superficie está flotando en el agua, no se puede colocar con precisión para hacer frente a la luz incidente, y el problema de obstrucción se exacerbará por el contacto con el agua del núcleo.
Además, hay un problema muy importante: los purificadores solares actuales sólo pueden eliminar la contaminación biológica. También hay un gran número de otros contaminantes, especialmente metales pesados, que no han sido tratados.
El equipo sugirió utilizar una superficie con súper absorción de agua y absorción de súper luz para desinfectar el agua con energía solar. Esta superficie con súper absorción de agua y absorción de súper luz se compone de aluminio, que es fácil de obtener y de bajo costo.
Sin embargo, el aluminio tradicional sin tratar no tiene las propiedades porosas requeridas para la absorción de agua. Además, su superficie es reflectante, por lo que no absorbe la luz. Para resolver este problema, el equipo de investigación con láser de aluminio con pulsos láser de femtosegundo. La superficie porosa creada por este tratamiento láser permite que el agua funcione a una velocidad constante de aproximadamente 2 milímetros por segundo bajo la influencia de la gravedad. Esto significa que el agua puede ser transportada a la superficie de absorción solar para su desinfección.
Por lo tanto, esta superficie porosa se puede instalar en la plataforma flotante en cualquier ángulo para aumentar la incidencia de rayos solares. Esto también significa que este panel está conectado al sistema de seguimiento solar para rastrear la trayectoria del sol y mantener el nivel de desinfección en las mejores condiciones.
Los investigadores también se centraron en la forma de esta superficie porosa y cómo disipa el calor a través del agua. Encontraron que la superficie en forma de U puede minimizar el contacto con la superficie del agua, por lo que es el modelo más eficiente energéticamente actualmente. Hasta ahora, la tasa de evaporación que el equipo ha registrado incluso supera el equipo ideal en un estado de funcionamiento 100% eficiente.
El equipo de investigación no sólo probó el agua biológicamente contaminada, sino que también probó el agua contaminada por otros contaminantes como metales, desechos domésticos y agrícolas. Su investigación encontró que la densidad del agua disminuyó en 4 a 5 órdenes de magnitud. Cumplir con la norma de la OMS para el agua potable.