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Desalinización térmica para el futuro

Para los próximos años, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) prevé que 1.800 millones de personas probablemente se enfrentarán a lo que se denomina “escasez absoluta de agua”.

Desalinización térmica

 

En la desalinización, los métodos térmicos pueden resultar atractivos dado que funcionan con energía térmica de reducida calidad (incluyendo la energía calorífica residual de procesos industriales o también la de irradiación solar), lo que los convierte en fáciles de implementar y escalables. Ahora bien, tenemos que estos métodos actuales de desalinización térmica padecen de problemas graves, como las incrustaciones de precipitados y la corrosión ocurrida por el cambio de fase del agua en el proceso. Además, el requerimiento energético de aproximadamente 100 kWhth por m3 los sitúa en clara desventaja frente a otros métodos como la ósmosis inversa (de 3 a 7 kWhepor m3). Se entiende por este motivo que la RO tenga la mayor capacidad instalada en el mundo.

La investigación llevada a cabo por los científicos australianos ha obtenido un método más simple y rentable para eliminar la salinidad del agua gracias a un aporte de calor, y se espera que con su desarrollo, pueda resolverse la actual escasez hídrica existente a nivel mundial.

Publicación importante. Desalinización térmica

 

La publicación, recogida en la revista Nature Communications, explica cómo el método de ahorro de energía no se activa con electricidad, sino con un calor moderado extraído de luz solar y calor residual de equipamiento industrial.

El investigador Dr. Juan Felipe Torres, un ingeniero mecánico y aeroespacial líder a nivel mundial, indica que la tecnología de termodifusión o “efecto Soret” es un fenómeno que se descubrió en el siglo XIX pero que en gran medida, ha pasado desapercibido y se encuentra infrautilizado. La idea parte de retomar esta tecnología a la que ya han bautizado como desalinización termodifusiva.

Desalinización térmica
Shuqi Xu (izda.) y Juan Felipe Torres (dcha.) con el primer prototipo de desaladora termodifusiva (Australian National University)

Profundizando en el fenómeno, fue reportado por primera vez en detalle en la década de 1850 por el científico suizo Charles Soret, quien experimentó con un tubo de agua de 30 centímetros donde una parte del agua estaba más fría y la otra más caliente. El descubrimiento se basa en que los iones de sal se desplazan lentamente hacia el lado más frío.

Aplicación

 

A la hora de aplicar este fenómeno, se ha implementado para agua salada marina, de manera que en la desalinización del agua, la investigación consistió en hacer pasar agua de mar a través de un canal estrecho, con un aporte de calor de 60ºC por la parte superior, mientras que se enfriaba hasta alcanzar los 20ºC por la parte inferior. Llegaron de este modo a que la estabilización requería de un plazo de más de 50 días, por lo que no resultaba escalable a nivel de proceso.

Se enfocaron entonces en buscar la forma de reducir el tiempo que requiere el proceso de difusión, por lo que realizaron cambios con las otras variables, en este caso, la separación del canal (pasando de 30 cm a 1 mm y superponer múltiples canales).

Primer autor de esta investigación

 

El primer autor de la investigación, Shuqi Xu, asevera que en cada pasada que el agua hace por el canal de proceso, en el cuál la sal va hacia el lado frío, se consigue una reducción de salinidad del 3%.

Con esta magnífica noticia, la investigación demuestra que después de ciclos repetidos, la salinidad del mar puede reducirse desde las 30.000 partes por millón a conseguir resultados menores de 500 partes por millón.

A diferencia de los sistemas más extendidos, como la ósmosis inversa, que supone el ochenta por ciento de los métodos de desalinización a nivel mundial, no requiere grandes cantidades de energía eléctrica ni costosos materiales para llevarse a cabo.

Los investigadores prevén que el sistema comercial esté listo en ocho años.

La investigación ha recibido financiación del Departamento de Asuntos Exteriores y Comercio y del programa de la Asociación de Ciencia y Tecnología para el Clima (SciTech4Climate) de Australia. El proyecto también recibió apoyo del Instituto de Clima, Energía y Soluciones para Desastres (ICEDS) de la ANU.

Se está trabajando en la implantación de una unidad de desalinización comercial piloto basada en energía solar en Tonga, debido al notable problema de suministro hídrico, de manera que pueda probarse la aplicación en agricultura y mitigación de sequías.

Desalinización térmica
Imagen de prototipo experimental Desaladora Termodifusiva

Conclusiones

 

La nueva tecnología de desalinización térmica de Xu y su equipo tiene el potencial de transformar la disponibilidad de agua en zonas rurales y en desarrollo, proporcionando una solución accesible y sostenible para enfrentar la escasez de agua a nivel mundial.

Referencias

https://www.nature.com/articles/s41467-024-47313-5https://cecc.anu.edu.au/news/2024/05/01/water-security-engineers-prep-for-battle-as-planet-warms/https://www.iagua.es/noticias

 

Autor: Sergio Casado Romeral. Cálculo, diseño, construcción y mantenimiento de Estaciones de Tratamiento de Agua Potable (ETAPS)

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