Dispositivo portátil para esterilizar equipo médico en exteriores

Integrando un aerogel transparente, parecido a una nube, con un calentador solar, los científicos pueden ahora atrapar eficientemente la energía solar para generar vapor lo suficientemente caliente y a una presión lo suficientemente alta como para esterilizar instrumentos médicos, incluso bajo un clima nublado o parcialmente nublado.

El dispositivo térmico solar, del que se informó en la revista Joule, puede ayudar a aliviar la carga sanitaria relacionada con las infecciones y facilitar la adopción de la energía solar como posible fuente de energía en las regiones de recursos limitados.

Casi como una olla de presión con alta temperatura y alta presión, se utilizan dispositivos llamados autoclaves para matar gérmenes a 121°C de temperatura y 205 kPa de presión como procedimiento estándar de esterilización de equipo médico. Sin embargo, debido a la pérdida de calor hacia el medio ambiente, los calentadores solares tradicionales tienen dificultades para alcanzar temperaturas por encima del punto de ebullición. En el nuevo estudio, el equipo de investigación incorporó un aerogel aislante térmico en el dispositivo térmico solar para reducir el calor que se escapa, permitiendo que el dispositivo genere 128°C y 250 kPa de vapor para la esterilización.

"Cuando estábamos haciendo la investigación de campo en la India, muchos proveedores de servicios de salud dijeron que pueden operar un autoclave si hay energía fiable, pero hay ciertas ocasiones en las que no se dispone de electricidad", dijo el primer autor Lin Zhao del Instituto de Tecnología de Massachusetts, que realizó un estudio de campo en Mumbai, India. "Entonces se ven obligados a utilizar tal vez equipo no esterilizado, o tienen que utilizar algún método rudimentario como agua hirviendo para tratar de esterilizar las cosas. Un dispositivo alimentado por energía solar, en ese caso, ciertamente les sería útil".

Esta imagen muestra la evaluación del rendimiento del dispositivo en una situación de "mundo real", en Mumbai, India. (Foto: Lin Zhao)

A diferencia de otros dispositivos térmicos solares generadores de vapor, que dependen del seguimiento solar que requiere que los operadores concentren la luz del sol, el dispositivo del equipo es estacionario, más fácil de usar y más eficiente en términos de energía. En la prueba de campo, el dispositivo asistido por aerogel generó vapor a 100°C con una eficiencia energética más de dos veces superior a la de otros dispositivos térmicos solares reportados en el laboratorio. También realizó con éxito la esterilización estándar según las directrices de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades.

"Mientras tengas luz solar, puedes usar este dispositivo. No tiene que depender de una infraestructura bien construida. Puedes usarlo fuera de la red eléctrica en áreas remotas", dijo Zhao. Pero como otros aparatos que funcionan con energía solar, también tiene un límite: los días nublados y lluviosos. "Realmente depende de tu ubicación. Si estás en un área soleada, nuestro dispositivo puede ofrecer más beneficios".

El dispositivo de Zhao y sus colegas también tiene un precio más bajo, y la mayoría de sus componentes están disponibles comercialmente en la industria de calentadores de agua solares. Comparado con los autoclaves de sobremesa del mercado, que pueden costar hasta 3.000 dólares, el dispositivo de los investigadores cuesta unos 35 dólares por unidad. De tres a seis unidades del dispositivo prototipo pueden alimentar suficientemente un autoclave de sobremesa, lo que demuestra su potencial como método barato y accesible para reducir la infección en regiones remotas y en desarrollo. El siguiente paso del equipo de investigación es fabricar el aerogel en gran cantidad y calidad.

"La verdadera 'salsa secreta' o el factor habilitante es el aerogel transparente. Una vez que tengamos el aerogel en la escala debida, podemos pensar en proporcionar el dispositivo a las personas que lo necesitan, como las ONG y otras organizaciones", dijo Zhao. "También podemos pensar en usar la misma tecnología para aplicaciones de mayor escala. Por ejemplo, las plantas de procesamiento de alimentos y las plantas químicas, utilizan también generadores de vapor de calderas". (Fuente: NCYT Amazings)