Nuevo tipo de purificador puede extraer sal del agua
Los investigadores han desarrollado un nuevo tipo de purificador de agua que imita la forma en que los árboles de mangle extraen sal del agua salada. Este estudio no solo ofrece una mejor comprensión del sistema de plomería de las plantas, sino que también podría conducir a la creación de nuevas tecnologías de desalinización.
Una hazaña de la ingeniería que ha desconcertado a los científicos durante mucho tiempo es cómo los manglares sobreviven a sus entornos al convertir el agua salada en agua dulce.
El coautor Jay Werber de la Universidad de Yale compartió que él y su equipo desarrollaron el mecanismo basado en una propuesta sobre cómo funcionan los manglares. Agregó que, como eran ingenieros y no biólogos, atacaron el estudio desde una perspectiva de ingeniería.
El dispositivo, que los investigadores llaman manglar artificial, combina los efectos desalinizantes de la raíz del manglar, el bombeo capilar de sus hojas y la capacidad de conducción de agua de su tallo. La clave del éxito de la tecnología radica en su capacidad para generar altos niveles de presión negativa, similar a la que se crea al beber con una pajita.
En su manglar artificial, la evaporación ocurre en membranas especialmente diseñadas que actúan como hojas. Estos crean una gran cantidad de presión negativa, lo que impulsa la desalinización del agua salada a través de una «raíz» de membrana.
Los árboles necesitan presión negativa para absorber suficiente agua. Los manglares, que abundan en países tropicales como India, Brasil y Malasia, así como en el estado de Florida, necesitan producir una presión negativa aún mayor para beber el agua salada de su entorno y desalinizar el agua con sus raíces en un proceso llamado ósmosis inversa.
Lo que es aún más impresionante, según los investigadores, es la forma en que los árboles minimizan la formación de burbujas de aire dentro de su sistema de tubos de agua. Cuando el agua forma burbujas bajo alta presión negativa, puede interrumpir el flujo de agua en el xilema de la planta.
El nuevo dispositivo logra una hazaña similar al minimizar la formación de bolsas de aire, gracias a una estructura de sílice porosa que se coloca en el medio de los dispositivos, dice el coautor Yukun Wang.
Uso de manglares artificiales más allá de la desalinización
Además de utilizarse para la desalinización, Werber y el equipo creen que su investigación puede tener otras aplicaciones prácticas.
Werber dice que el trabajo podría conducir a la creación de dispositivos a pequeña escala para separar soluciones. “Por lo general, tiene una bomba cara que crea una presión muy alta para separar esas cosas. Con el dispositivo de manglares, puedes usar la evaporación para impulsar eso de manera completamente pasiva ”, compartió Wang.
El dispositivo también será útil en situaciones en las que la electricidad no esté fácilmente disponible. Imita el proceso natural, generando una presión negativa mucho mayor que la que genera el mangle. Podría desalinizar agua con una concentración de sal casi 10 veces mayor que la del agua de mar, por lo que podría dar lugar a formas de desalinizar agua muy salada, como el agua producida mediante hidrofracking. El hidrodeslizamiento es un proceso que libera petróleo o gas natural atrapado en formaciones rocosas de esquisto para expandir la producción en los Estados Unidos.
Además, el dispositivo también tiene el potencial de usarse en la reducción de inundaciones al incorporarlo en “ciudades esponja” o áreas que están diseñadas para atrapar el agua de lluvia y eliminarla rápidamente.
El coautor Jongho Lee dijo: «Los edificios podrían diseñarse para funcionar como árboles de manglar: sus paredes exteriores funcionarían como hojas y los cimientos actuarían como raíces que filtran los contaminantes».
El dispositivo proporciona una ventana a un proceso sobre el que los científicos han estado desconcertados durante mucho tiempo. “Solo teníamos curiosidad acerca de cómo la naturaleza hace algunas cosas, y es algo tan asombroso que pudimos describirlo con la física. Demostramos que el árbol sigue principios físicos y que podemos imitarlos en un dispositivo de microfluidos”.
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