En el marco de una ola de investigación sobre purificadores de agua solares, los científicos afirman que pueden convertir incluso las aguas subterráneas salobres en agua dulce potable en unos 30 minutos. La filtración utiliza un marco metálico-orgánico, o MOF, que es un polímero muy poroso fabricado mediante la combinación de partículas metálicas con piezas orgánicas «coordinadoras» llamadas ligandos. Puede (¡y debe!) utilizarse al sol, lo que lo hace ideal para muchas aplicaciones in situ cerca de fuentes de agua salobre.
El nuevo material MOF se carga al sol durante unos minutos, lo que restablece la estructura de los iones cargados en el material, preparándolos para absorber la sal y otras partículas de una cantidad de agua salobre. Un MOF tiene una estructura parecida a la gamuza o incluso a la espuma de floristería, con una de las mayores proporciones de superficie de cualquier material conocido. Las partículas son atraídas y atrapadas en el MOF. Después, al sol, el material «libera» las sales capturadas.
«Agua salada» puede describir vagamente cualquier cosa, desde un poco salada hasta el Mar Muerto, pero salobre es un término de arte para el rango de sólidos disueltos entre el agua dulce y el agua de mar. Eso incluye gran parte de las aguas subterráneas del mundo, muchos ríos y otras masas de agua dulce, e incluso el agua de mar que ya ha pasado por otro método de filtración. El agua salobre se utiliza a menudo como el «agua gris» de la naturaleza, por utilizar el término de reciclaje doméstico: es un gran refrigerante, por ejemplo, pero no es segura para el consumo.
En su estudio, los investigadores tomaron muestras de agua salobre que registraban más de 2.000 partes por millón (PPM) de contaminación y detritus en forma de sólidos disueltos. Al cabo de media hora, las PPM habían bajado a menos de 500, lo que entra dentro de la definición de «agua dulce». La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) dice que el océano tiene generalmente un 3,5% de salinidad, lo que significa 35 partes por mil o 35.000 PPM.
¿Cómo es que la esponja iónica MOF sólo atrae las impurezas? Pues bien, la masa molar del sodio y el cloruro, cuyos iones constituyen la gran mayoría de las sales del océano, se sitúan entre los 20 y los 30 años, mientras que el agua sólo tiene 18. El agua siempre contiene iones debido a la forma en que choca y se reorganiza molecularmente en forma líquida, pero esto es menos que de los iones de sal específicamente cargados, y por eso el agua salada conduce la electricidad mucho mejor que el agua pura.
Los investigadores dicen que una de las razones por las que su nueva tecnología es importante es porque sólo requiere una pequeña cantidad de luz solar en lugar de la cantidad de energía necesaria para evaporar el agua. Aunque la energía solar es «gratuita», en cierto sentido, estamos en una edad de oro de la investigación que busca hacer aplicaciones solares más densas en energía, ya sea con materiales más eficientes para las células solares o con sistemas que utilizan la gravedad para potenciar el paso.
Y aunque solemos pensar en la filtración como algo pasivo -vertiendo agua sobre un filtro, por ejemplo, o dejando que se evapore y sea capturada-, la esponja MOF de este trabajo es diferente. Atrae y atrapa las partículas por diseño, con una naturaleza química que se activa de una manera en la oscuridad y de otra en la luz del sol.
«Este trabajo abre una nueva vía para el diseño de materiales sensibles a los estímulos para la desalinización y la purificación del agua de forma eficiente y sostenible», concluyen los investigadores.
