Desalinización del Agua a Través de la Energía Solar

Una tecnología capaz de convertir el agua salada en agua dulce a través de la llamada destilación de membrana utilizando energía solar.

La disponibilidad de agua potable ha sido y será siempre un recurso esencial para el desarrollo de la civilización. Históricamente múltiples ciudades y metrópolis se han ubicado cerca de cuerpos de agua,  hoy en día en muchos casos se mantiene así.  Más de dos tercios del planeta están cubiertos por agua, de los cuales cerca del 96% se ubica en los océanos. 

A pesar de que actualmente existe suficiente agua dulce disponible como para cubrir las necesidades de la población, cerca de un 20% de la población tiene un acceso limitado al agua dulce. La escasez del vital recurso en ciertas locaciones, principalmente áreas rurales o islas remotas, representa un importante problema que debe ser abordado. 

Si bien plantas de desalinización ya existen en una escala global,  el proceso de desalinización demanda grandes cantidades de energía eléctrica, que muchas veces se basa en carbón o combustibles fósiles para proveer la cantidad de electricidad necesaria para evaporar el agua a gran escala. Sin embargo, una solución que está cobrando mayor impulso es el de la desalinización del agua de mar utilizando la energía solar. 

Tecnología de Destilación de Membrana

Una tecnología que está siendo actualmente desarrollada por científicos del Instituto Koreano de Ciencia y Tecnología (KIST) ubicado en Seúl, es la de un proceso capaz de convertir el agua salada en agua dulce a través de la llamada destilación de membrana.

Dicha tecnología utiliza la energía térmica del sol para evaporar el agua de mar antes de que pase a través de una membrana hidrofóbica capaz de separar el agua de mar del vapor de agua. Esto se hace utilizando colectores solares que llegan a tener hasta un 85% de eficiencia.  Una vez que el vapor de agua se condensa en su forma líquida, es posible obtener agua potable.  

La gran ventaja de esta tecnología es que el proceso puede llevarse acabo a bajas temperaturas convirtiéndolo en un proceso mucho más eficiente energéticamente que el proceso llevado a cabo en desalinizadoras convencionales. Además, parte de la contribución también radica en los colectores de multi-capa de titanio y fluoruro de magnesio (MgF2)  desarrollados por el equipo del KIST ya que sistemas previos con otros materiales tenían que ser sustancialmente grandes para absorber la cantidad de energía solar necesaria para llevar a cabo el proceso de desalinización. Los colectores son capaces de operar en el rango del espectro solar entre 0.3 y 2.5 μm y pueden calentar el agua a más de 80ºC

Esta tecnología es capaz de producir 4.78 L/m2 litros de agua potable en 10h en un claro día de Septiembre en Seúl, obtenidos de una forma amigable con el ambiente y también de una manera mucho más eficiente. Dicha capacidad de producción es capaz de duplicar el desempeño de colectores solares comercialmente disponibles. Lo mejor de todo es que el nivel de insolación en Seúl es relativamente bajo (alrededor de 3.23 kWh/m2/día), por ende, las locaciones donde la tecnología tendría un mayor impacto  tales como islas y zonas áridas (donde la radiación solar es considerablemente mayor),  sería a su vez mucho más eficiente.

 

Fig 1. Esquemático del sistema solar DCMD con Ti/MgF2.

Desalinización de Agua Utilizando Energía Solar: Experiencias Previas

Quizás los dos mayores exponentes en el campo de la desalinización del agua utilizando la energía solar como fuente de energía sean Abu Dhabi y Dubai. 

Utilizando energía fotovoltaica para alimentar plantas de desalinización de ósmosis inversa, la empresa de servicio estatal de electricidad y agua de Dubai (DEWA) estima producir cerca de 305 millones de galones de agua potable por día para el 2030, llegando a cubrir la producción de dicha cantidad con 100% energía renovable y aumentando su disponibilidad de agua potable en un 65% para dicho año.

Por otra parte, Abu Dhabi, quien llegó a un acuerdo con la compañía española Abengoa, estima construir la planta de desalinización  a través de ósmosis inversa más grande del mundo, capaz de proveer agua potable  a 4.5 millones de personas en el Emirato. En el mismo sentido, Arabia Saudita no se queda atrás y espera también aperturar una planta de desalinización solar comercial para el 2021.

Una Ventana Abierta al Agua Dulce

No cabe duda que el Medio Oriente es una de las regiones con mayores aplicaciones para la tecnología de desalinización solar en el planeta. No sólo debido a su escasa disponibilidad de agua potable, sino también a su amplia y alta radiación solar, ideal para colectores solares de este tipo, sin dejar de lado claro la vasta disponibilidad de recursos económicos en algunos países del Golfo. No obstante, gracias a la escalabilidad del sistema implementado por el equipo de Seúl, existen también otras aplicaciones de menor tamaño e incluso hasta de tipo militar, donde la tecnología sería realmente útil.

Fig 2. Planta de Desalinización en Dubai

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