¿Por qué el Sol es más eficiente al hacer que el agua se evapore?

Ambiente

Equipo Editorial del Sitio Web de Innovación Tecnológica - 9 de julio de 2025

Ilustración de la evaporación del agua confinada en el hidrogel en un entorno oscuro (izquierda) y bajo radiación solar (derecha). La sección ampliada representa los estados de agua ligada (naranja), intermedia (marrón) y libre (azul y blanca) formados en el hidrogel. [Imagen: Saqlain Raza et al. - 10.1039/D5MH00353A]

¿Por qué el sol es tan bueno evaporando el agua?

Los investigadores pueden haber descubierto por qué la radiación solar es más efectiva que otras formas de energía para inducir la evaporación del agua.

Y no es una curiosidad académica: este fenómeno tiene importantes implicaciones ambientales y amplias aplicaciones industriales, dondequiera que esté involucrada la evaporación de agua, desde la generación de energía y la producción de vapor en la industria hasta la purificación de agua para el consumo.

«Está bien establecido que el Sol es excepcionalmente eficiente evaporando agua; más eficiente que calentarla en una estufa, por ejemplo», afirmó el profesor Saqlain Raza, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (EE. UU.). «Sin embargo, no se ha aclarado con exactitud el motivo. Nuestro trabajo destaca el papel de los campos eléctricos en este proceso».

Para explorar el tema de una manera más flexible, los investigadores recurrieron a simulaciones por computadora, que les permiten cambiar diferentes parámetros asociados con el aporte de energía para observar cómo cada característica influye en la evaporación.

Y al analizar la eficiencia de la luz solar en la evaporación del agua, el equipo se dio cuenta de la importancia del componente eléctrico de la radiación solar.

"La luz es una onda electromagnética que consiste, en parte, en un campo eléctrico oscilante", explicó el investigador Jun Liu. "Descubrimos que si eliminamos el campo eléctrico oscilante de la ecuación, la luz solar tarda más en evaporar el agua. Pero cuando el campo está presente, el agua se evapora muy rápidamente. Y cuanto más intenso es el campo eléctrico, más rápido se evapora el agua. La presencia de este campo eléctrico es lo que distingue la luz del calor en lo que respecta a la evaporación del agua".

Representación esquemática de la radiación solar como un campo eléctrico alterno aplicado al agua en las regiones líquida e interfacial. El campo eléctrico sinusoidal proporciona energía y contribuye a la descomposición de los cúmulos de agua en la región interfacial líquido-vapor, permitiendo su evaporación. El mismo principio se aplica a las moléculas de agua individuales en la región interfacial. [Imagen: Saqlain Raza et al. - 10.1039/D5MH00353A]

Campo eléctrico y grupos de moléculas

Lo que mostraron las simulaciones es que la eficiencia de la luz solar en la evaporación del agua involucra el comportamiento de las propias moléculas de agua frente a este componente eléctrico.

"Durante la evaporación, ocurren dos cosas", explicó Raza. "La evaporación libera moléculas de agua individuales, que se separan de la mayor parte del agua líquida, o bien libera cúmulos de agua. Los cúmulos de agua son grupos finitos de moléculas de agua que están conectadas entre sí, pero que pueden separarse de la mayor parte del agua líquida, aunque sigan interconectadas. Normalmente, ambos fenómenos ocurren en distintos grados".

Pero ¿qué hace exactamente el campo eléctrico oscilante que obliga al agua a evaporarse más rápidamente?

"Descubrimos que el campo eléctrico oscilante es particularmente eficaz para desintegrar cúmulos de agua", afirmó Liu. "Esto es más eficiente porque no se requiere más energía para desintegrar un cúmulo de agua con muchas moléculas que para desintegrar una sola molécula".

Esto quedó claro cuando el equipo comparó la luz solar sobre agua pura y sobre un hidrogel.

"En agua pura, no encontramos muchos cúmulos de agua cerca de la superficie donde pueda producirse la evaporación", dijo Raza. "Pero sí hay muchos cúmulos de agua en el segundo modelo porque se forman donde el agua entra en contacto con el hidrogel. Al haber más cúmulos de agua cerca de la superficie en el segundo modelo, la evaporación se produce con mayor rapidez. En resumen, hay más cúmulos de agua que el campo oscilante puede separar del agua líquida".

Otras noticias sobre:

Más temas