La desalinización eficiente es clave ante la crisis hídrica global. Con más del 97% del agua terrestre contenida en los océanos, la escasez de agua potable se agrava en zonas costeras sin infraestructuras energéticas sólidas. Las plantas de desalinización convencionales, aunque efectivas, consumen grandes cantidades de energía y dependen de redes complejas. Esto limita su implantación en comunidades vulnerables o regiones donde la sostenibilidad operativa es crítica. Para la ingeniería moderna del agua, el reto no es solo potabilizar, sino hacerlo con eficiencia, independencia y bajo impacto.
Diseño técnico del aerogel y estructura porosa funcional
Un aerogel impreso en 3D plantea una solución disruptiva. Investigadores de la Universidad Politécnica de Hong Kong han desarrollado un material poroso capaz de convertir agua salada en potable utilizando exclusivamente energía solar. Esta tecnología no requiere electricidad ni presión, y mantiene su rendimiento incluso en grandes superficies. Ligero, modular y altamente absorbente, el aerogel representa una combinación excepcional de diseño de materiales, funcionalidad térmica y aplicabilidad real. Su potencial transforma no solo cómo desalinizamos, sino dónde y con qué coste operativo lo hacemos.
El aerogel se fabrica mediante impresión 3D sobre una base congelada. La estructura del material se genera capa por capa, depositando una mezcla de nanofibras de celulosa y nanotubos de carbono sobre una superficie mantenida a -20°C. Este proceso de impresión por congelación controlada garantiza la solidificación inmediata de cada capa, permitiendo construir un entramado homogéneo con canales verticales de unos 20 micras de diámetro. Esta configuración asegura una buena conectividad entre poros, esencial para el transporte eficiente de vapor.
Impresión 3D por congelación: precisión estructural para un transporte de vapor sin obstáculos
La formulación del material está cuidadosamente optimizada. El ratio ideal entre los componentes, 2:1 entre CNF y CNT, permite equilibrar imprimibilidad, estabilidad estructural y capacidad de absorción solar. Con este diseño, el aerogel alcanza una absorción superior al 96,5% en todo el espectro solar, lo que mejora su eficiencia como evaporador. Además, el material presenta una porosidad superior al 94%, con tortuosidad mínima, garantizando un transporte interno de vapor sin restricciones.
Transferencia de calor y vapor sin pérdidas significativas
El sistema aprovecha la energía solar para evaporar el agua. La estructura impresa se apoya sobre una base flotante de espuma de poliestireno y papel de celulosa que mantiene el contacto capilar con el agua salada. Gracias a su elevada absorción solar y baja conductividad térmica, el calor se localiza en la superficie del material, generando vapor de forma rápida sin que el calor se disipe hacia el agua circundante.
Las pruebas al aire libre confirman su eficiencia estable. En condiciones reales de irradiación solar (0,5 kW/m²), la tasa de evaporación del aerogel de mayor tamaño (22 cm) fue de 1,05 kg/m²·h. Este resultado es prácticamente idéntico al obtenido con muestras más pequeñas, lo que demuestra que el rendimiento del sistema no se degrada al aumentar la superficie. Esta estabilidad de funcionamiento es poco habitual en materiales evaporativos tradicionales.
Rendimiento constante incluso en grandes superficies, validado bajo condiciones solares reales
El aerogel supera a materiales convencionales en evaporación solar. Bajo irradiación estándar (1 kW/m²), el material impreso alcanzó una tasa de evaporación de hasta 2,16 kg/m²·h. Esta cifra posiciona al aerogel por encima de soluciones ya conocidas como madera tratada, tejidos funcionalizados o hidrogeles poliméricos, que rara vez superan los 1,9 kg/m²·h en muestras del mismo tamaño.
Aplicabilidad en tratamiento descentralizado y contexto industrial
La tecnología permite soluciones autónomas para zonas vulnerables. Al no requerir energía externa ni piezas móviles, el sistema es ideal para implementarse en regiones costeras con recursos limitados. Su ligereza, resistencia mecánica y posibilidad de impresión personalizada permiten adaptarlo a diferentes formatos, desde módulos individuales hasta sistemas flotantes de gran escala.
Su integración en sistemas industriales es técnicamente viable. El material puede formar parte de unidades de desalinización solares, plataformas flotantes o soluciones portátiles de emergencia. Además, su producción utiliza componentes abundantes y procesos de bajo coste, lo que lo convierte en una opción atractiva para empresas y organismos que apuesten por tecnologías sostenibles y de bajo impacto ambiental.
Solución escalable, económica y sostenible para aplicaciones industriales y emergencias hídricas
Conclusión
El aerogel solar marca un punto de inflexión tecnológico. Combinando eficiencia térmica, escalabilidad y autonomía energética, esta tecnología representa una solución real y reproducible para el tratamiento de aguas en contextos exigentes. Su validación experimental, rigor técnico y versatilidad estructural lo posicionan como una opción destacada dentro del panorama de desalinización sostenible.
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