De agua de mar a agua potable, pulsando un botón
Los investigadores construyen una unidad de desalinización portátil que genera agua potable clara y limpia sin necesidad de filtros ni bombas de alta presión.
Investigadores del MIT han desarrollado una unidad de desalinización portátil, que pesa menos de 10 kilogramos y puede eliminar partículas y sales para generar agua potable.
El dispositivo, del tamaño de una maleta, necesita menos energía para funcionar que un cargador de móvil y puede funcionar con un pequeño panel solar portátil, que puede comprarse en Internet por unos 50 dólares. Genera automáticamente agua potable que supera las normas de calidad de la Organización Mundial de la Salud. La tecnología está empaquetada en un dispositivo fácil de usar que funciona con sólo pulsar un botón.
A diferencia de otras unidades de desalinización portátiles que requieren que el agua pase por filtros, este dispositivo utiliza la energía eléctrica para eliminar las partículas del agua potable. La eliminación de la necesidad de sustituir los filtros reduce en gran medida los requisitos de mantenimiento a largo plazo.
Esto podría permitir el despliegue de la unidad en zonas remotas y con recursos muy limitados, como comunidades en pequeñas islas o a bordo de buques de carga marítimos. También podría utilizarse para ayudar a los refugiados que huyen de catástrofes naturales o por los soldados que realizan operaciones militares de larga duración.
Tecnología sin filtros
Las unidades de desalinización portátiles disponibles en el mercado suelen requerir 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 su lugar, su unidad se basa en una técnica llamada polarización de concentración de iones (ICP), de la que fue pionero el grupo de Han hace más de 10 años. En lugar de filtrar el agua, el proceso ICP aplica un campo eléctrico a unas membranas colocadas por encima y por debajo de un canal de agua. Las membranas repelen las partículas cargadas positiva o negativamente -incluidas las moléculas de sal, las bacterias y los virus- a medida que pasan. Las partículas cargadas se canalizan en una segunda corriente de agua que finalmente se descarga.
El proceso elimina tanto los sólidos disueltos como los suspendidos, permitiendo que el agua limpia pase por el canal. Como sólo requiere una bomba de baja presión, la ICP utiliza menos energía que otras técnicas.
Pero la ICP no siempre elimina todas las sales que flotan en el centro del canal. Así que los investigadores incorporaron un segundo proceso, conocido como electrodiálisis, para eliminar los iones salinos restantes.
Yoon y Kang utilizaron el aprendizaje automático para encontrar la combinación ideal de módulos de ICP y electrodiálisis. La configuración óptima incluye un proceso ICP de dos etapas, con agua que fluye a través de seis módulos en la primera etapa y luego a través de tres en la segunda etapa, seguido de un único proceso de electrodiálisis. Así se minimiza el uso de energía y se garantiza la autolimpieza del proceso.
Pruebas en la playa
Después de realizar experimentos en el laboratorio con agua de diferentes niveles de salinidad y turbidez (nubosidad), probaron el dispositivo sobre el terreno en la playa Carson de Boston.
Yoon y Kwon colocaron la caja cerca de la orilla y lanzaron el tubo de alimentación al agua. En aproximadamente media hora, el dispositivo había llenado un vaso de plástico con agua clara y potable.
El agua resultante superó las directrices de calidad de la Organización Mundial de la Salud y la unidad redujo la cantidad de sólidos en suspensión al menos en un factor de 10. Su prototipo genera agua potable a un ritmo de 0,3 litros por hora, y sólo requiere 20 vatios-hora por litro.
La investigación ha sido financiada, en parte, por el DEVCOM Soldier Center, el Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab (J-WAFS), el programa experimental AI Postdoc Fellowship Program de la Northeastern University y el Roux AI Institute.
