Evaporación del agua inducida por la luz

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Durante mucho tiempo pensamos que el sol evaporaba el agua calentándola, pero un nuevo descubrimiento, dado a conocer en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), podría cambiar nuestra comprensión del ciclo del agua para siempre.

Este descubrimiento hará surgir innumerables innovaciones. Desde una desalinización más eficiente hasta nuevos métodos de refrigeración.

Entonces, ¿cómo funciona y qué impacto podría tener? ¡Eso es lo que veremos hoy!

¿Por qué se evapora el agua?

Esta pregunta ha sido durante mucho tiempo un misterio de la ciencia. Nos enseñaron que el calor de los rayos del sol calienta el agua y hace que se evapore y, sí, eso es cierto, ¿pero eso es todo?

Faltaba una parte de la historia en nuestra comprensión de este proceso, y el grupo de científicos del MIT, liderados por el profesor Gang Chen, acaban de descubrirlo: el efecto fotomolecular.

Descubrieron que los fotones del sol pueden evaporar el agua directamente sin calentarla. Y esto puede cambiar la forma en que modelamos el clima, predecimos variables climáticas e incluso la forma en que desalinizamos actualmente el agua.

Su nombre es en analogía con el efecto fotoeléctrico descubierto por Heinrich Hertz en 1887 y finalmente explicado por Albert Einstein en 1905. Ese efecto fue una de las primeras demostraciones de que la luz también tiene características de partículas, lo que tuvo importantes implicaciones en la física y dio lugar a una amplia variedad de aplicaciones, incluidos los LED.

¿Cómo funciona y qué significa para el futuro?

En el colegio nos enseñaron que cuando calientas el agua, sus moléculas comienzan a moverse cada vez más rápido, hasta que algunas de ellas obtienen suficiente energía para liberarse de la superficie y convertirse en vapor de agua.

Así los charcos provocados por la lluvia se terminan secando y la ropa se seca en el tendedero.

Los investigadores del MIT descubrieron que la luz puede hacer que el agua se evapore directamente sin necesidad de calor. Tienen catorce pruebas con evidencia experimental para respaldar sus afirmaciones.

Los investigadores midieron que las tasas de evaporación en condiciones óptimas eran hasta cuatro veces superiores al límite térmico. El límite térmico es la cantidad más alta posible de evaporación que puede tener lugar utilizando el calor, que es de 1,4 kilos de agua por metro cuadrado.

Con el efecto fotomolecular, las tasas de evaporación experimentales fueron de 4 a 7 kilos. Esto significa que la luz puede evaporar el agua más rápido que el calor.

El efecto es más fuerte cuando la luz incide sobre la superficie del agua en un ángulo de 45 grados. También es más fuerte con cierto tipo de polarización, llamada polarización magnética. Y alcanza su punto máximo con la luz verde (520 nm) del espectro electromagnético.

¿Qué implicancias tiene este descubrimiento?

El efecto fotomolecular tiene el potencial de cambiar completamente nuestra comprensión del ciclo del agua. Si la luz puede evaporar el agua más rápido, eso tendría un gran impacto, desde cómo se forman la nubes hasta cómo se originan las lluvias.

Las aplicaciones potenciales de este descubrimiento son alucinantes.

Imaginemos plantas desalinizadoras que utilicen luz en lugar de calor para purificar agua del mar.

Podemos hacer que el agua limpia sea más accesible y asequible utilizando directamente la luz para evaporar el agua sin necesidad de calentarla primero.

Esto resolvería varios problemas de la desalinización tradicional, como la pérdida de energía, el calor al medio ambiente y la contaminación de las superficies absorbentes con agua.

O imagina secadoras industriales o de uso doméstico que funcionen en una fracción del tiempo, ahorrando energía y recursos.

También se abren nuevas posibilidades para la refrigeración basada en la luz, como aires acondicionados que utilicen luz o dispositivos de refrigeración portátil.

Nuevos modelos climáticos

Durante décadas, los científicos han estado confundidos porque las nubes y la niebla parecen absorber más luz solar de la que deberían, según la comprensión de cómo el agua interactúa con la luz.

Esto ha sido una fuente de incertidumbre en los modelos climáticos. El efecto fotomolecular finalmente podría proporcionar una respuesta.

Si la luz puede romper los grupos de agua de la superficie, esto también podría estar sucediendo dentro de las nubes, la niebla, el suelo y las plantas, lo que llevaría a una mayor absorción de luz y podría explicar el misterio, ayudándonos a mejorar nuestros modelos climáticos y comprender mejor el cambio climático.

El efecto fotomolecular podría ser la pieza del rompecabezas faltante al incorporar esta nueva comprensión de la evaporación en los modelos.

Ese correo ha sido preparado por el Equipo de ViLab | www.vilab.cl