Un estudio demuestra que la luz puede hacer que el agua se evapore sin calor

La evaporación ocurre a nuestro alrededor todo el tiempo. Sin embargo, un estudio reciente ha encontrado un factor sorprendente: la evaporación puede ocurrir sin la presencia de calor.

En los últimos años, algunos investigadores han observado experimentos con agua dentro de un material similar a una esponja llamado hidrogel. Se dieron cuenta de que la tasa de evaporación excedía lo que podría explicarse por la cantidad de calor o energía térmica recibida por el agua. Este exceso de evaporación fue significativo, a menudo duplicando o triplicando la tasa máxima teóricamente esperada.

Evaporación repentina causada por la luz.

Después de evaluar exhaustivamente los resultados de diferentes grupos de investigación que previamente habían informado que se había excedido el límite térmico y realizar una serie de experimentos y simulaciones, quedó claro que el límite seguía siendo el mismo.

Un equipo de científicos en Instituto de Tecnología de Massachusetts Este experimento alcanzó un resultado maravilloso: en la frontera donde se encuentran el agua y el aire; La luz puede desencadenar directamente la evaporación sin necesidad de calor y lo hace de manera más eficiente que el calor. Si bien su experimento involucró agua con un material de hidrogel, los investigadores sugirieron que esto aún podría suceder en diferentes condiciones.

Mejorar la precisión de los modelos climáticos

Los investigadores creen que este fenómeno podría desempeñar un papel en la formación y evolución de la niebla y las nubes, por lo que sería necesario incorporarlo a los modelos climáticos para mejorar la precisión.

También puede tener un papel importante en muchas aplicaciones industriales, como la desalinización de agua, que podría eliminar la necesidad de convertir la luz solar en calor como paso intermedio.

Aplicaciones en desalinización solar de agua.

Cuando el equipo comenzó a estudiar la evaporación solar para la desalinización, introdujeron partículas de una sustancia negra que absorbe la luz en un recipiente con agua para facilitar la conversión de la luz solar en calor.

«Lo probamos en un simulador solar y funcionó», dice Chen, confirmando la tasa de evaporación inusualmente alta. “Así que ahora les creemos”. Luego, Chen y Tu comenzaron a fabricar y probar sus propios hidrogeles.

El equipo de investigación encontró los resultados de otro grupo de investigación que logró una tasa de evaporación que excede el límite térmico, que representa la máxima evaporación posible que puede ocurrir para una entrada de calor específica, según lo dictan principios físicos básicos como la conservación de energía.

Los investigadores sospechan que la propia luz fue la responsable del exceso de evaporación. Realizaron experimentos en la superficie de un hidrogel, un material lleno de agua con una estructura similar a una esponja. Luego lo expusieron a diferentes colores de luz solar artificial y midieron la tasa de evaporación, utilizando un barómetro para rastrear la pérdida de masa y controlar la temperatura de la superficie. Descubrieron que el efecto era más pronunciado con una longitud de onda de luz verde específica, sin relación con la temperatura, lo que respalda la idea de que la luz provoca cierta evaporación.

Para confirmarlo, repitieron el experimento utilizando electricidad en lugar de luz para calentar, pero el agua no se evaporó más allá del límite térmico. Sin embargo, cuando utilizaron luz solar artificial, se produjo una evaporación adicional, lo que demuestra que la causa era la luz.

El agua y el hidrogel por sí solos no absorben mucha luz, pero cuando se combinan, se convierten en poderosos absorbentes de luz. Esta combinación permite que el material capture eficientemente la energía solar y supere el límite térmico sin el uso de pigmentos oscuros.

Revolucionando la producción de agua

Después de que los investigadores descubrieron este efecto, lo llamaron efecto fotomolecular. Ahora están trabajando en aplicaciones prácticas. Tienen financiación para estudiar cómo este fenómeno puede mejorar la eficiencia de los sistemas de desalinización alimentados por energía solar y su impacto en los modelos de cambio climático.

Chen señala que el límite actual de 1,5 kilogramos de agua por metro cuadrado resultante de la desalinización solar podría incrementarse hasta tres o cuatro veces utilizando este método basado en la luz. “En realidad, esto podría conducir a una desalinización del agua barata”, afirma.

«Esto realmente podría conducir a una desalinización barata».

Tu también menciona que este fenómeno puede tener aplicaciones potenciales en sistemas de enfriamiento por evaporación, donde el cambio de fase podría usarse para crear un sistema de enfriamiento solar eficiente.