- El equipo de la Universidad de Cornell utiliza lana ultra negra para la investigación de desalinización de agua de mar.
- La lana teñida con dopamina puede convertir eficazmente la luz solar en vapor para desalinizar agua de mar.
- Esta lana no deja residuos como microplásticos al degradarse.
- El estudio muestra que su eficiencia en la captura de agua supera en más del doble a los sistemas de evaporación tradicionales.
Según las últimas predicciones científicas, para 2050 casi la mitad de la población urbana mundial podría carecer de acceso a agua potable limpia, un aumento del 50% en comparación con 2016. Investigadores de la Universidad de Cornell buscan una solución inesperada: inspirándose en las plumas ultra negras de una especie de ave con las plumas más oscuras del mundo. Un equipo dirigido por Larissa Shepherd, profesora asistente de diseño humano en Cornell, ha revelado un hallazgo sorprendente: la lana teñida con dopamina, incluyendo una versión ultra negra inspirada en las plumas del ave del paraíso riflebird, puede purificar el agua de mar utilizando únicamente la luz solar.
Este estudio, dirigido por Kyuin Park, quien trabajó en el Laboratorio de Diseño de Ropa Reactiva de Shepherd, ha sido publicado en la revista Advanced Science.
El principio técnico de la lana teñida con dopamina
La dopamina es un polímero inspirado en la melanina, el pigmento que da color oscuro a los moluscos. Este compuesto se une fuertemente a otros materiales y absorbe la luz infrarroja cercana, convirtiéndola directamente en calor. El laboratorio de Shepherd había utilizado previamente lana teñida con dopamina, combinada con nanofibras captadoras de luz producidas por grabado de plasma, para crear un material ultra negro que imita las plumas del ave del paraíso riflebird. En este estudio, el equipo aplicó el mismo material a un problema diferente: la desalinización del agua de mar. Utilizaron una técnica llamada generación de vapor solar interfacial, donde materiales específicos se sumergen parcialmente en agua, utilizando la luz solar para calentar su superficie y convertirla directamente en vapor.
El vapor se condensa posteriormente en agua potable, dejando atrás la mayor parte de la sal original.
Las ventajas ecológicas de la lana
Shepherd señala que la biodegradabilidad de la lana distingue este método de muchos materiales de desalinización existentes. A diferencia de los sistemas basados en plástico, la lana no deja microplásticos ni otros residuos duraderos al degradarse con el tiempo. Los investigadores probaron el rendimiento de tres estructuras de lana en tres configuraciones físicas, incluyendo una horizontal que yace plana sobre la superficie del agua, una vertical de un solo lado y una vertical de doble lado, esta última utilizando espejos para iluminar ambos lados del material simultáneamente. Se comprobó que la configuración vertical de doble lado era la más efectiva, con la lana teñida ultra negra capturando 2.43 kilogramos de agua por metro cuadrado de tela por hora.
La lana teñida únicamente con dopamina, sin el tratamiento adicional ultra negro, alcanzó 2.21 kilogramos por metro cuadrado de tela por hora. Ambos números son casi el doble que los de los sistemas de evaporación tradicionales horizontales.
Además, el material también resiste la contaminación por sal, un punto común de falla en los sistemas de desalinización solar, demostrando su funcionamiento continuo durante 10 horas sin que la acumulación de sal interfiera con el rendimiento. Según Shepherd, el nivel de sal en el agua obtenida está muy por debajo de los estándares de agua potable de la Organización Mundial de la Salud. Shepherd señala que la lana teñida únicamente con dopamina ya funciona bien, por lo que el paso adicional de grabado de plasma puede no valer siempre el esfuerzo adicional. Sin embargo, para lograr el efecto ultra negro se necesita este paso adicional. No obstante, ella indica que durante el funcionamiento anual, esta ganancia adicional de evaporación podría resultar valiosa.
Una vez que el tratamiento básico con dopamina está en su lugar, el teñido ultra negro es un paso adicional relativamente modesto. La investigación futura probará la tecnología de lana teñida directamente en agua de lluvia y aguas residuales, y mejorará el diseño para recolectar efectivamente el agua purificada producida.
El impacto potencial de la tecnología de lana ultra negra
Con el problema de la escasez de agua a nivel mundial volviéndose cada vez más grave, la investigación de la Universidad de Cornell ofrece una solución innovadora. Utilizar lana teñida con dopamina para la desalinización del agua de mar no solo mejora la eficiencia en la captura de agua, sino que también tiene características ecológicas, evitando la contaminación por microplásticos que podrían surgir de los materiales tradicionales. El éxito en la aplicación de esta tecnología podría tener un impacto profundo en la gestión del agua y el desarrollo sostenible en el futuro, especialmente ante los desafíos del cambio climático y el crecimiento de la población.