Ante la inminente escasez de agua dulce en el mundo, un equipo de investigadores de Singapur recurrió a los generadores de vapor solares (SSG), que se perfilan como una herramienta prometedora para purificar el agua de mar. La desalinización puede ser una solución costosa y que consume mucha energía para la escasez de agua. Este enfoque de energía renovable imita el ciclo natural del agua al utilizar la energía del sol para evaporar y aislar el agua. Sin embargo, la tecnología está limitada por la necesidad de crear topologías complejas para aumentar el área de superficie necesaria para lograr una alta eficiencia del vapor de agua.
Para superar este obstáculo, el equipo se inspiró en los árboles y aprovechó el potencial de la impresión 3D. I Reseñas de Física Aplicada, El equipo presenta una tecnología de última generación para producir SSG eficientes para la desalinización e introduce un nuevo método para imprimir nanocompuestos funcionales para la fusión de chorros múltiples (MJF).
“Creamos SSG con una eficiencia fototérmica excepcional y propiedades de autolimpieza”, dijo Kun Zhao, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad Tecnológica de Nanyang. “El uso de una estructura porosa similar a un árbol aumenta significativamente las tasas de evaporación del agua y evita la acumulación de sal para garantizar un funcionamiento continuo; el rendimiento permanece relativamente estable incluso después de pruebas prolongadas”.
La física detrás de su enfoque implica la conversión de energía lumínica en energía térmica, donde los SSG absorben energía solar, la convierten en calor y evaporan agua/agua de mar. La estructura porosa del SSG ayuda a mejorar la autolimpieza al eliminar la sal acumulada para garantizar una eficiencia de desalinización constante.
“Utilizando un eficiente agente de fusión fototérmico, la tecnología de impresión MJF puede crear rápidamente piezas con diseños complejos”, afirmó. “Para mejorar el rendimiento de la conversión fototérmica de los agentes fusores y las piezas impresas, hemos desarrollado un nuevo tipo de agente fusor derivado de una estructura organometálica”.
Sus SSG se inspiraron en la transición de la vegetación y consistían en pequeñas microestructuras en forma de árboles, que formaban un bosque eficiente que distribuía el calor.
“Nuestro diseño bioinspirado aumenta la superficie de SSG”, dijo Zhou. “El uso de un diseño en forma de árbol aumenta la superficie del SSG, lo que aumenta el transporte de agua y aumenta la eficiencia de la evaporación”.
Una gran sorpresa fue la alta tasa de evaporación del agua observada tanto en entornos simulados como en pruebas de campo. El agua limpia cumple con los estándares del agua potable, incluso después de un largo período de pruebas.
“Esto demuestra la practicidad y eficiencia de nuestro enfoque”, afirmó Zhou. “Y las imprentas comerciales de MJF pueden producirlo en masa rápida y fácilmente”.
El trabajo del equipo muestra un potencial significativo para abordar la escasez de agua dulce.
“Nuestros SSG se pueden utilizar en áreas con acceso limitado a agua dulce para proporcionar una solución de saneamiento sostenible y eficiente”, afirmó Zhou. “Más allá de la desalinización, se puede adaptar a otras aplicaciones que requieren una conversión eficiente de la energía solar y la purificación del agua”.
