En Singapur tienen un pequeño problema con sus residuos orgánicos. Cada año generan veinte mil toneladas de residuos de frutas, procedentes en su mayor parte de la industria de los zumos. Convertir el residuo en recurso es uno de los pilares de la economía circular. Y es lo que pensó Edison Ang, un joven investigador de la Universidad de Singapur. Seguro que se podía encontrar una nueva aplicación para esas mondaduras de mango y pieles de plátano que solían acabar como compost en el mejor de los casos y en vertederos en el peor de ellos. Y parece que lo ha conseguido. El secreto está en el MXeno, un revolucionario nanomaterial que se ha utilizado de forma pionera en desaladoras solares, es decir, por evaporación pasiva.

¿Qué es el MXeno?

El MXeno ha acaparado mucha atención en los últimos años por sus propiedades únicas y sus aplicaciones potenciales. Pertenece a una clase de materiales bidimensionales, lo que significa que es extremadamente delgado, con solo unos pocos átomos de grosor.

El MXeno está formado principalmente por una combinación de metales de transición, como el titanio o el molibdeno, y carbono. Su estructura está dispuesta en capas, como una serie de láminas apiladas. Estas capas pueden separarse, lo que permite a los científicos trabajar con láminas individuales o combinarlas para crear materiales más gruesos. El resultado es un material de elevada conductividad, flexibilidad y resistencia.Las propiedades únicas del MXeno lo hacen adecuado para una amplia gama de aplicaciones. Puede emplearse en dispositivos de almacenamiento de energía como baterías y supercondensadores, en los que su conductividad y su elevada superficie contribuyen a mejorar su rendimiento. De hecho, las baterías basadas en MXeno podrían llegar a cargarse en unos pocos segundos. También se está estudiando su uso en electrónica flexible, sensores, aplicaciones biomédicas y, tal como veremos en este artículo, desaladoras solares.

Una desaladora solar basada en MXeno

Debido a su conductividad, el MXeno ofrece una extraordinaria capacidad de conversión de la luz solar en calor. En otras palabras: permite acelerar la evaporación del agua y multiplicar el efecto de la radiación solar. El problema del MXeno es que, por ahora, es costoso y complejo de producir. Ahí es donde entra en juego el nuevo proceso para aprovechar residuos orgánicos. Ang y su equipo han aplicado un proceso de carbonización en dos fases que permite fabricar un absorbedor solar de alta eficiencia.

Así, el nuevo MXeno basado en residuos de frutas es más barato que las alternativas comerciales existentes, ya que una de las fuentes reactivas necesarias para fabricarlo se obtiene prácticamente a coste cero al estar presente en la materia orgánica.

En cifras, el MXeno obtenido de estos residuos tiene una eficiencia de conversión de la luz en calor del 90 %. A la hora de producir agua potable, esto se traduce en un aumento del 50 % del agua potable producida con respecto a los evaporadores solares en el mercado.

Además, tras las pruebas con el prototipo inicial, los investigadores comprobaron que la pureza del agua producida se ajusta a los estrictos estándares de la Organización Mundial de la Salud para el agua potable. O lo que es lo mismo: el sistema permite producir agua apta para el consumo humano.

Al tratarse de un evaporador solar pasivo de bajo coste, podría producirse a gran escala para su utilización en áreas remotas sin suministro de agua potable y regiones afectadas por desastres naturales como huracanes o terremotos. Y todo ello usando energía renovable y sostenible.

Otros tipos de desaladora solar

Si en la desalinización a gran escala la osmosis inversa es la técnica más habitual y eficaz, las desaladoras solares pasivas pueden ser una herramienta de gran utilidad para pequeños consumidores y emergencias. Aparte de la solución del MXeno, en el pasado hemos cubierto algunas desaladoras solares con materiales y diseños muy innovadores. Aquí tienes algunos ejemplos:

* Uso de hidrogeles como este híbrido gel-polímero que multiplica la absorción de luz solar y, a la vez, posee propiedades hidrofílicas para absorber el vapor de agua generado. El nuevo sistema puede potabilizar hasta veinticinco litros de agua por metro cuadrado y día.

* La desaladora solar del MIT que recurre a materiales comunes para producir una circulación por convección que empuja las partículas de sal hacia el fondo y potabiliza el agua cercana a la superficie.

* La desaladora solar portátil diseñada por una investigadora de la Universidad de Texas que ha recurrido a una hoja de papel impregnada con una solución de carbono. Este material negro potencia la absorción de la luz solar y permite producir hasta 2,2 litros de agua por hora.

* Por supuesto, otra forma de aprovechar la luz solar para llevar a cabo la desalinización es la utilización de paneles fotovoltaicos para generar la electricidad necesaria. Por ejemplo, en 2018 se instaló en Kenia una desaladora alimentada con energía fotovoltaica y capaz de producir agua potable para treinta y cinco mil personas al día.