Descubren un fenómeno sorprendente que revoluciona lo que sabíamos sobre la evaporación del agua

En un avance científico que desafía las nociones convencionales, un equipo de investigadores del MIT ha revelado un fenómeno sorprendente: la luz puede inducir la evaporación del agua sin necesidad de calor, abriendo nuevas posibilidades en campos que van desde la climatología hasta la desalinización.

El misterio comenzó cuando algunos científicos notaron que el agua que usaban en experimentos que contenían un material similar a una esponja, conocido como hidrogel, se evaporaba a un ritmo considerablemente más alto de lo que la cantidad de calor recibido podría explicar.

Así que el equipo del MIT se decidió a investigar a fondo la causa. Concluyó que: “En determinadas condiciones, en la interfaz donde el agua se encuentra con el aire, la luz puede provocar directamente la evaporación sin necesidad de calor y, de hecho, lo hace de manera más eficiente que el calor”, explicaron los expertos.

Este hallazgo podría tener un impacto significativo en la comprensión de la formación de niebla y nubes, y podría llevar a sustanciales mejoras en la precisión de los modelos meteorológicos. Además, podría transformar procesos industriales, especialmente en la desalinización del agua utilizando energía solar, ofreciendo alternativas más eficientes.

Experimento con hidrogel

Los descubrimientos recientes son desconcertantes porque el agua, por sí sola, no absorbe la luz de manera significativa. Esto se evidencia en la capacidad de ver claramente a través de varias capas de agua limpia, revelando la superficie que se encuentra debajo. En su búsqueda para entender el proceso de evaporación solar con fines de desalinización, el equipo adoptó otro enfoque.

En una fase inicial, introdujeron partículas de un material negro, conocido por su capacidad de absorber la luz, en un recipiente con agua. El propósito era transformar la luz solar en calor, un paso comúnmente utilizado en procesos de evaporación. Sin embargo, los resultados no eran compatibles con lo que observaban.

El giro inesperado llegó cuando se encontraron con los resultados de otro grupo de investigadores que lograron una tasa de evaporación que duplicaba el límite térmico. En estos experimentos, el agua se combinó con un material llamado hidrogel. Fue ahí que comenzaron a sospechar que el exceso de evaporación estaba siendo causado por la propia luz: que los fotones de luz en realidad estaban arrancando haces de moléculas de agua de la superficie del agua. Este efecto sólo se produciría en la capa límite entre el agua y el aire, en la superficie del material de hidrogel y quizás también en la superficie del mar o en la superficie de las gotas de las nubes o la niebla.

A pesar de la inicial incredulidad, los investigadores, Chen y Tu, decidieron realizar sus propios experimentos utilizando hidrogeles, incluso usaron un fragmento del material del grupo previo. Chen destaca: "Lo probamos en nuestro simulador solar y funcionó". Esta confirmación de una tasa de evaporación excepcionalmente alta llevó a los investigadores a aceptar los hallazgos del otro grupo. A partir de ahí, Chen y Tu se embarcaron en la fabricación y prueba de sus propios hidrogeles.

Sometieron la superficie del agua a diferentes colores de luz en secuencia y midieron la tasa de evaporación. Lo hicieron colocando un recipiente de hidrogel cargado de agua en una báscula y midiendo directamente la cantidad de masa perdida por evaporación, además de monitorear la temperatura sobre la superficie del hidrogel. Las luces estaban protegidas para evitar que introdujera calor adicional. Los investigadores descubrieron que el efecto variaba con el color y alcanzaba su punto máximo en una longitud de onda particular de luz verde. Esta dependencia del color no tiene relación con el calor y, por lo tanto, respalda la idea de que es la luz misma la que causa al menos parte de la evaporación.

Habiendo identificado este efecto hasta ahora desconocido, al que han denominado efecto fotomolecular, los investigadores se encuentran trabajando en cómo aplicarlo a las necesidades del mundo real.