Un equipo de investigación global ha conseguido transformar agua salobre y agua de mar en agua potable segura y limpia en menos de 30 minutos utilizando marcos de metal-orgánicos (MOF) y luz solar, según publican en la revista ‘Nature Sustainability’.
En un descubrimiento que podría proporcionar agua potable a millones de personas en todo el mundo, los investigadores no solo pudieron filtrar partículas dañinas del agua y generar 139,5 litros de agua limpia por kilogramo de MOF por día, sino que también realizaron esta tarea con más energía de manera eficiente que las prácticas actuales de desalación.
La Organización Mundial de la Salud sugiere que el agua potable de buena calidad debe tener un sólido disuelto total (TDS) de <600 partes por millón (ppm). Los investigadores pudieron lograr un TDS de <500 ppm en solo 30 minutos y regenerar el MOF para su reutilización en cuatro minutos bajo la luz solar.
El autor principal, el profesor Huanting Wang, del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Monash, en Australia, destaca que este trabajo ha abierto una nueva dirección para diseñar materiales sensibles a los estímulos para la desalinización y purificación de agua energéticamente eficientes y sostenibles.
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“La desalinización se ha utilizado para abordar la escasez de agua en todo el mundo. Debido a la disponibilidad de agua salobre y de mar, y debido a que los procesos de desalinización son confiables, el agua tratada puede integrarse dentro de los sistemas acuáticos existentes con riesgos mínimos para la salud”, explica.
“Pero los procesos de desalinización térmica por evaporación consumen mucha energía y otras tecnologías, como la ósmosis inversa, tienen varios inconvenientes, incluido el alto consumo de energía y el uso de productos químicos en la limpieza y decloración de membranas”, añade.
El experto explica que “la luz solar es la fuente de energía más abundante y renovable en la Tierra. Nuestro desarrollo de un nuevo proceso de desalinización por adsorción mediante el uso de la luz solar para la regeneración proporciona una solución de desalinización eficiente en cuanto a la energía y sostenible desde el punto de vista ambiental”.
Las estructuras metalorgánicas son una clase de compuestos que consisten en iones metálicos que forman un material cristalino con la mayor superficie de cualquier material conocido. De hecho, los MOF son tan porosos que pueden caber en toda la superficie de un campo de fútbol en una cucharadita.
El equipo de investigación creó un MOF dedicado llamado PSP-MIL-53. Esto se sintetizó mediante la introducción de poli (acrilato de espiropirano) (PSP) en los poros de MIL-53, un MOF especializado bien conocido por sus efectos respiratorios y transiciones sobre la adsorción de moléculas como agua y dióxido de carbono.
Los investigadores demostraron que PSP-MIL-53 podía producir 139.5 litros de agua dulce por kilogramo de MOF por día, con un bajo consumo de energía. Esto se debió a la desalinización de 2,233 ppm de agua procedente de un río, lago o acuífero.
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El profesor Wang señala que esto destaca la durabilidad y sostenibilidad del uso de este MOF para futuras soluciones de agua limpia. “Este estudio ha demostrado con éxito que los MOF fotosensibles son un adsorbente prometedor, energéticamente eficiente y sostenible para la desalinización”, añade.
“Nuestro trabajo proporciona una nueva e interesante ruta para el diseño de materiales funcionales para utilizar energía solar para reducir la demanda de energía y mejorar la sostenibilidad de la desalinización del agua –prosigue–. Estos MOF sensibles a la luz solar pueden potencialmente funcionalizarse aún más para obtener medios de extracción de minerales de baja energía y respetuosos con el medio ambiente para la minería sostenible y otras aplicaciones relacionadas”.
