Una nueva estructura fototérmica 3D logra una evaporación solar 8,5 veces superior y facilita el riego de cultivos.
- 🔹 Evaporación solar récord: 38,14 kg/m²·h.
- 🔹 8,5 veces más rendimiento que membranas fototérmicas convencionales.
- 🔹 Producción diaria de 20,16 litros de agua dulce con luz solar natural.
- 🔹 Reducción del consumo energético de evaporación en un 45,7 %.
- 🔹 Riego exitoso de espinacas, maíz y col china.
- 🔹 Funcionamiento sin combustibles fósiles.
- 🔹 Potencial para zonas áridas, islas y comunidades aisladas.
- 🔹 Agua apta para consumo humano según estándares de la OMS.
💧 Un diseño fototérmico 3D multiplica por 8,5 la evaporación solar para desalar agua y regar cultivos
Cuando la escasez de agua exige nuevas soluciones
La falta de agua dulce se ha convertido en uno de los mayores desafíos ambientales y sociales del siglo XXI. El crecimiento demográfico, las sequías más frecuentes, la sobreexplotación de acuíferos y el cambio climático están ejerciendo una presión cada vez mayor sobre los recursos hídricos disponibles.
En muchas regiones costeras existe abundancia de agua marina, pero transformarla en agua potable continúa siendo un proceso costoso y muy dependiente de energía. Las grandes plantas desaladoras modernas suelen requerir infraestructuras complejas y un suministro eléctrico constante. Esto limita su implantación en zonas rurales, pequeñas comunidades o territorios con escasos recursos.
En este contexto, la evaporación solar fototérmica aparece como una alternativa especialmente atractiva. Aprovecha directamente la energía del Sol para evaporar agua y separarla de sales e impurezas. El problema es que, hasta ahora, muchos materiales utilizados en estos sistemas no alcanzaban niveles de eficiencia suficientemente altos para una implantación masiva.
Un bosque nanométrico capaz de capturar más energía solar
Investigadores de la Academia China de Ciencias y de la Universidad de Shenzhen han desarrollado una estructura tridimensional que cambia por completo las reglas del juego.
El nuevo material combina cadenas de PET (tereftalato de polietileno) con unas estructuras huecas de múltiples capas conocidas como HoMS (Hollow Multishelled Structures). El resultado es una arquitectura microscópica similar a un bosque extremadamente denso que maximiza la captura de luz solar.
Esta configuración aumenta tanto la absorción de energía como el transporte de agua dentro del material. En lugar de concentrar la evaporación únicamente en una superficie plana, la estructura tridimensional aprovecha mejor el volumen disponible, generando más superficie activa para el intercambio térmico.
Los investigadores comprobaron que este diseño alcanza una tasa de evaporación de 38,14 kilogramos por metro cuadrado y hora, una cifra excepcional dentro de este campo de investigación.
Menos energía para producir más agua
Uno de los aspectos más interesantes del estudio es la reducción de la energía necesaria para evaporar el agua.
La denominada nanoconfinación modifica el comportamiento de las moléculas de agua en espacios extremadamente pequeños, facilitando su transformación en vapor. Gracias a este fenómeno, el sistema reduce el consumo energético asociado a la evaporación en un 45,7 %.
Dicho de otra manera: el dispositivo consigue obtener más agua dulce utilizando la misma cantidad de radiación solar disponible.
Este tipo de avances resulta especialmente relevante porque uno de los principales retos de la desalación sostenible consiste precisamente en disminuir el gasto energético sin sacrificar productividad.
Del laboratorio al campo agrícola
Muchos desarrollos prometedores funcionan bien en condiciones controladas y luego encuentran dificultades al salir al exterior. Por eso resulta especialmente interesante que el equipo haya realizado pruebas en condiciones reales.
Utilizando un prototipo fotovoltaico-fototérmico de 0,75 metros cuadrados, los investigadores lograron producir 20,16 litros de agua dulce al día únicamente con luz solar natural.
La calidad del agua obtenida cumplió los estándares de potabilidad establecidos por la Organización Mundial de la Salud, lo que demuestra que la tecnología puede servir tanto para consumo humano como para aplicaciones agrícolas.
Las pruebas de riego también fueron positivas. El agua producida permitió completar el ciclo de crecimiento de varios cultivos experimentales, entre ellos espinacas, maíz y col china, en una parcela de 5 metros cuadrados.
Esto abre una vía muy interesante para regiones donde la agricultura depende de recursos hídricos cada vez más limitados.
Una tecnología alineada con la agricultura del futuro
La agricultura consume aproximadamente el 70 % del agua dulce extraída en el mundo, según datos de organismos internacionales. En zonas afectadas por sequías recurrentes, disponer de sistemas capaces de generar agua localmente puede marcar una diferencia enorme.
La combinación de desalación solar y riego agrícola encaja perfectamente con las tendencias actuales de agricultura resiliente, especialmente en regiones mediterráneas, Oriente Medio, norte de África o determinadas áreas de América Latina.
Además, la posibilidad de integrar estos sistemas con pequeños paneles fotovoltaicos permite crear soluciones autónomas capaces de operar lejos de las redes eléctricas convencionales.
Cada vez más proyectos piloto exploran este enfoque. En distintos países ya se están desarrollando invernaderos solares, sistemas de riego alimentados por energía fotovoltaica y tecnologías de reutilización de aguas. Esta nueva estructura fototérmica podría reforzar ese ecosistema tecnológico emergente.
Durabilidad: un factor clave para su éxito
La eficiencia por sí sola no garantiza el éxito de una tecnología. La resistencia a largo plazo suele ser igual de importante.
Los ensayos acelerados realizados con agua marina mostraron que, tras 30 días de exposición continua, no se detectó desprendimiento de partículas del material. Tampoco aparecieron radicales libres activos bajo iluminación, un aspecto importante para evitar degradaciones prematuras.
Aunque serán necesarios estudios de mayor duración para validar su comportamiento durante años de uso real, los primeros resultados sugieren una estabilidad prometedora.
Este punto es fundamental porque muchas tecnologías experimentales fracasan cuando se enfrentan a la corrosión, la salinidad o las condiciones climáticas extremas.
El agua como nuevo frente de innovación climática
Durante décadas, gran parte de la innovación climática se ha centrado en la energía. Sin embargo, el agua se está convirtiendo rápidamente en otro eje estratégico.
La combinación de materiales avanzados, nanotecnología y energías renovables está permitiendo desarrollar soluciones que hace apenas unos años parecían inviables. No se trata únicamente de obtener agua potable; también de hacerlo de forma asequible, sostenible y accesible para millones de personas.
La capacidad de generar agua directamente a partir del sol, utilizando dispositivos compactos y relativamente sencillos, representa un cambio de paradigma que podría transformar la gestión hídrica en muchas partes del mundo.
Potencial
Esta tecnología podría convertirse en una herramienta valiosa para reforzar la seguridad hídrica en comunidades vulnerables al estrés hídrico. Su funcionamiento basado en energía solar la hace especialmente adecuada para regiones con abundante radiación y acceso limitado a infraestructuras convencionales.
A medio plazo, sistemas de este tipo podrían instalarse en explotaciones agrícolas familiares, pequeñas comunidades costeras, islas, campamentos humanitarios o zonas afectadas por sequías prolongadas.
La posibilidad de producir simultáneamente agua potable y agua para riego, utilizando únicamente la energía del Sol, encaja con los objetivos globales de descarbonización y adaptación climática. No resolverá por sí sola la crisis mundial del agua, claro que no. Pero sí puede convertirse en una pieza importante dentro de un modelo más resiliente, descentralizado y respetuoso con los recursos naturales.
Más información: Dan Yu et al, Nanoarquitecturas fototérmicas 3D estabilizadas interconectadas permite la desalinización solar distribuida, materiales avanzados (2026). DOI: 10.1002/adma.73756
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