Desalinización del agua con solo presionar un botón

Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) ha construido una unidad de desalinización de agua portátil, que no necesita ni filtros ni bombas de alta presión. Solo hay que apretar un botón

Meritxell Bernal

Los investigadores han creado un dispositivo de desalinización del agua del tamaño de una maleta y que requiere menos energía para funcionar que un cargador de móvil.
Los investigadores han creado un dispositivo de desalinización del agua del tamaño de una maleta y que requiere menos energía para funcionar que un cargador de móvil.

Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han desarrollado una unidad de desalinización portátil, que pesa menos de 10 kilogramos, y que puede eliminar partículas y sales para generar agua potable.

El dispositivo, del tamaño de una maleta, requiere menos energía para funcionar que un cargador de móvil, también puede funcionar con un pequeño panel solar portátil, que se puede comprar online por alrededor de 50 dólares. Genera automáticamente agua potable que supera los estándares de calidad de la Organización Mundial de la Salud, según MIT. La tecnología está empaquetada en un dispositivo fácil de usar, que se ejecuta con solo presionar un botón.

A diferencia de otras unidades portátiles de desalinización que requieren que el agua pase a través de filtros, este dispositivo utiliza energía eléctrica para eliminar partículas del agua potable

A diferencia de otras unidades portátiles de desalinización que requieren que el agua pase a través de filtros, este dispositivo utiliza energía eléctrica para eliminar partículas del agua potable. La eliminación de filtros de reemplazo reduce en gran medida los requisitos de mantenimiento a largo plazo.

Esto podría permitir que esta unidad de desalinización de agua se despliegue en áreas remotas y con recursos severamente limitados, como comunidades en islas pequeñas o a bordo de buques de carga marítimos. También podría usarse para ayudar a los refugiados que huyen de desastres naturales o por soldados que llevan a cabo operaciones militares a largo plazo.

“Ésta es realmente la culminación de un viaje de 10 años en el que mi grupo y yo hemos estado. Trabajamos durante años en la física detrás de los procesos de desalinización de agua individuales, pero poner todos esos avances en una caja, construir un sistema y demostrarlo en el océano, fue una experiencia realmente significativa y gratificante para mí”, dice el autor principal Jongyoon Han, profesor de ingeniería eléctrica e informática y de ingeniería biológica, y miembro del Laboratorio de Investigación en Electrónica (RLE).

Vídeo donde se explica esta nueva tecnología.

Junto a Han, ha trabajado el primer autor Junghyo Yoon, científico investigador en RLE; Hyukjin J. Kwon, ex postdoctorado; SungKu Kang, un postdoctorado en la Universidad Northeastern; y Eric Brack, del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EEUU (DEVCOM). La investigación fue publicada online en Environmental Science and Technology.

Tecnología sin filtro

Las unidades de desalinización de agua portátiles disponibles comercialmente, generalmente, requieren bombas de alta presión para empujar el agua a través de los filtros, que son muy difíciles de miniaturizar sin comprometer la eficiencia energética del dispositivo, explica Yoon.

En lugar de filtrar el agua, el proceso ICP aplica un campo eléctrico a las membranas colocadas por encima y por debajo de un canal de agua

En cambio, su unidad se basa en una técnica llamada polarización por concentración de iones (ICP), que fue iniciada por el grupo de Han hace más de 10 años. En lugar de filtrar el agua, el proceso ICP aplica un campo eléctrico a las membranas colocadas por encima y por debajo de un canal de agua. Éstas repelen partículas cargadas positiva o negativamente, incluidas moléculas de sal, bacterias y virus, a medida que pasan. Las partículas cargadas se canalizan hacia una segunda corriente de agua que, finalmente, se descarga.

El proceso elimina tanto los sólidos disueltos como los suspendidos, lo que permite que el agua limpia pase por el canal. Dado que solo requiere una bomba de baja presión, ICP utiliza menos energía que otras técnicas.

Pero ICP no siempre elimina todas las sales que flotan en medio del canal. Entonces, los investigadores incorporaron un segundo proceso, conocido como electrodiálisis, para eliminar los iones de sal restantes.

 

Yoon y Kang utilizaron el aprendizaje automático para encontrar la combinación ideal de ICP y módulos de electrodiálisis. La configuración óptima incluye un proceso de dos etapas, con agua fluyendo a través de seis módulos en la primera etapa y luego a través de tres en la segunda etapa, seguido de un solo proceso de electrodiálisis. Esto minimizó el uso de energía al tiempo que garantiza que el proceso siga siendo autolimpiante.

Los investigadores diseñaron el dispositivo de desalinización de agua para no expertos, con solo un botón para iniciar el proceso automático de desalinización y purificación

Asimismo, redujeron y apilaron los módulos ICP y de electrodiálisis para mejorar su eficiencia energética y permitirles caber dentro de un dispositivo portátil. Los investigadores diseñaron el dispositivo de desalinización de agua para no expertos, con solo un botón para iniciar el proceso automático de desalinización y purificación. Una vez que el nivel de salinidad y la cantidad de partículas disminuyen a umbrales específicos, éste notifica al usuario que el agua es potable. También crearon una aplicación para teléfonos móviles, que puede controlar la unidad de forma inalámbrica y reportar datos en tiempo real sobre el consumo de energía y la salinidad del agua.

La unidad de la desalinización de agua se basa en una técnica llamada polarización por concentración de iones (ICP).
La unidad de la desalinización de agua se basa en una técnica llamada polarización por concentración de iones (ICP).

Pruebas en la playa

Después de realizar experimentos de laboratorio con agua con diferentes niveles de salinidad y turbidez (nubosidad), probaron el dispositivo en Carson Beach, en Boston.

“Tuvo éxito incluso en su primera ejecución, que fue bastante emocionante y sorprendente"

Yoon y Kwon colocaron la caja cerca de la orilla y arrojaron el tubo de alimentación al agua. En aproximadamente media hora, el dispositivo llenó un vaso de plástico con agua limpia y potable. “Tuvo éxito incluso en su primera ejecución, que fue bastante emocionante y sorprendente. Pero creo que la razón principal por la que tuvimos éxito es la acumulación de todos estos pequeños avances que hicimos en el camino”, declara Han.

El agua resultante superó las pautas de calidad de la Organización Mundial de la Salud y la unidad redujo la cantidad de sólidos suspendidos en al menos un factor de 10. Su prototipo genera agua potable a una velocidad de 0,3 litros por hora y requiere solo 20 vatios-hora por litro.

“En este momento, estamos impulsando nuestra investigación para aumentar esa tasa de producción”, apunta Yoon. Uno de los mayores desafíos al diseñar el sistema portátil fue diseñar un dispositivo intuitivo que cualquiera pudiera usar, explica Han.

Yoon espera hacer que el dispositivo sea más fácil de usar y mejorar su eficiencia energética y tasa de producción a través de una startup que planea lanzar para comercializar la tecnología.

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