Desalación solar térmica sin aditivos ni vertido de salmuera con extracción completa simultánea de minerales del agua de mar

Convertir la luz del sol y el agua de mar en agua potable

Muchas comunidades costeras afrontan una paradoja: están rodeadas de agua de mar pero carecen de agua potable segura. Este estudio describe un método nuevo para transformar el agua oceánica en agua dulce usando únicamente la luz solar, a la vez que se capturan minerales útiles del mar. El enfoque evita la salmuera contaminante generada por muchas plantas desalinizadoras actuales, buscando un camino más limpio y eficiente hacia la seguridad hídrica y la obtención de recursos valiosos.

Por qué la desalación actual se queda corta

Las plantas desalinizadoras convencionales, como las basadas en ósmosis inversa, consumen mucha energía y devuelven al medio grandes volúmenes de salmuera concentrada mezclada con productos químicos. Esa salmuera puede dañar la vida marina, los ecosistemas costeros e incluso las aguas subterráneas. Al mismo tiempo, el agua de mar contiene enormes cantidades de minerales disueltos, incluidos algunos escasos y valiosos en tierra firme. En un mundo ideal, un único sistema proporcionaría agua dulce, convertiría las sales disueltas en forma sólida y lo haría sin verter residuos líquidos.

Un panel metálico impulsado por el sol que “bebe” del mar

Para afrontar este reto, los investigadores construyeron un panel metálico especial que capta agua de mar y atrapa la luz solar. Emplean un método de procesamiento láser rápido para esculpir la superficie de aluminio delgado en bosques de diminutas ranuras cubiertas por estructuras aún más pequeñas. Este tratamiento vuelve el metal de un negro intenso y altamente absorbente, por lo que convierte casi toda la radiación solar entrante en calor. También dota la superficie de una gran capacidad de arrastre capilar (superwicking), lo que permite que una película delgada de agua ascienda por las ranuras, impulsada por fuerzas capilares. Cuando la luz del sol incide sobre el panel, la película fina se calienta y el agua se evapora rápidamente en vapor, dejando las sales disueltas sobre la superficie.

Mantener la sal alejada de la zona activa

La acumulación de sal suele inutilizar los evaporadores solares al bloquear el flujo de agua y reflejar la luz. El avance clave de este trabajo es que el panel modelado con láser empuja automáticamente los cristales de sal recién formados fuera del área central de trabajo hacia regiones laterales donde pueden ser recolectados. Los autores muestran que ranuras superficiales más profundas y anchas suministran un flujo fuerte de agua de mar relativamente fresca que alcanza el frente de crecimiento de la sal. Observaciones microscópicas revelan que la evaporación concentra primero la sal en el límite exterior del agua, de forma similar a cómo se forma un anillo de café cuando una gota se seca. Luego entra en juego un proceso llamado desplazamiento por sal (salt creeping): películas finas de agua salobre se desplazan sobre la costra porosa de sal, la disuelven localmente y se recristalizan más hacia afuera. Este paso repetido hace que el borde salino se desplace fuera de la zona activa, que permanece limpia y eficiente.

Agua fresca y minerales sólidos sin salmuera residual

En pruebas controladas en interiores bajo luz solar estándar, el diseño optimizado del panel alcanza una tasa de evaporación de aproximadamente 1,76 kilogramos de agua por metro cuadrado por hora, con cerca de tres cuartas partes de la energía solar incidente dedicada a vaporizar agua. Al mismo tiempo, casi toda la sal presente en el agua de mar evaporada aparece como cristales sólidos en las regiones pasivas del panel, por lo que casi nada regresa al agua inferior. Durante una operación continua de una semana, tanto la producción de agua como la recolección de sal se mantienen estables, mientras que la salinidad del agua de mar remanente permanece casi constante, lo que muestra que no se acumula una salmuera líquida residual. Pruebas con agua de mar del Atlántico, Pacífico e Índico ofrecen un rendimiento similar, y el agua condensada cumple con las normas establecidas para consumo.

Extraer minerales del mar mientras lo hacemos potable

Los sólidos recolectados contienen las sales comunes esperadas, como sodio, magnesio, potasio y calcio, pero también trazas de elementos más valiosos como oro, cesio, bromo y uranio. Los autores sugieren que, añadiendo recubrimientos selectivos a partes del panel, el sistema podría ajustarse para capturar metales específicos como el litio sin dejar de producir agua dulce. Dado que el panel puede impulsar el agua hacia arriba, puede inclinarse para seguir al Sol a lo largo del día, mejorando la producción diaria. En términos sencillos, este trabajo apunta a una vía práctica para convertir la luz solar y el agua de mar en agua potable y minerales explotables, evitando a la vez los riesgos ambientales del vertido de salmuera.

Cita: Tang, L., Singh, S.C., Wei, R. et al. Additive-free and brine-discharge-free solar-thermal desalination with simultaneous complete mineral mining from ocean water. Light Sci Appl 15, 246 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-026-02315-4

Palabras clave: desalación solar, agua de mar, descarga líquida cero, recuperación de minerales, purificación de agua