De agua de mar a agua dulce con energía solar: una nueva tecnología de bajo coste

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dispositivo de desalinización

Un dispositivo duplica la cantidad de agua producida con una energía solar determinada

Según los cálculos de la FAO, para 2025 casi 2 mil millones de personas podrían no tener suficiente agua para satisfacer sus necesidades diarias. Una de las posibles soluciones a este problema es la desalinización, a saber, tratar el agua de mar para que sea potable.

Sin embargo, eliminar la sal del agua de mar requiere de 10 a 1.000 veces más energía que los métodos tradicionales de suministro de agua dulce, es decir, bombear agua de ríos o pozos.

Motivados por este problema, un equipo de ingenieros del Departamento de Energía del Politecnico di Torino ha ideado un nuevo prototipo para desalinizar el agua de mar de manera sostenible y de bajo coste, utilizando la energía solar de manera más eficiente.

En comparación con las soluciones anteriores, esta tecnología puede, de hecho, duplicar la cantidad de agua producida con una energía solar determinada, y en el futuro cercano puede estar sujeta a una mayor mejora de la eficiencia.

El grupo de jóvenes investigadores, que recientemente publicaron estos resultados en la prestigiosa revista Nature Sustainability, está compuesto por Eliodoro Chiavazzo, Matteo Morciano, Francesca Viglino, Matteo Fasano y Pietro Asinari del Laboratorio de Modelado de Escalas Múltiples.

El principio de funcionamiento de la tecnología propuesta es muy simple: "Inspirado por las plantas, que transportan el agua de las raíces a las hojas por capilaridad y transpiración, nuestro dispositivo flotante puede recolectar agua de mar utilizando un material poroso de bajo coste, evitando así el uso de caros materiales y engorrosas bombas. El agua de mar recogida se calienta mediante energía solar, que sostiene la separación de la sal del agua que se evapora. Este proceso se puede facilitar mediante la inserción de membranas entre el agua contaminada y el agua potable para evitar que se mezclen, al igual que algunas plantas capaces de sobrevivir en ambientes marinos, por ejemplo, los manglares", explican Matteo Fasano y Matteo Morciano.

desalinizador pasivoSi bien las tecnologías convencionales de desalinización "activa" requieren costosos componentes mecánicos o eléctricos (como bombas y/o sistemas de control) y técnicos especializados para la instalación y el mantenimiento, el enfoque de desalinización propuesto por el equipo del Politecnico di Torino se basa en procesos espontáneos que ocurren sin la ayuda de una maquinaria auxiliar y, por lo tanto, puede denominarse tecnología "pasiva".

Todo esto hace que el dispositivo sea intrínsecamente barato y fácil de instalar y reparar. Las últimas características son particularmente atractivas en las regiones costeras que sufren de una escasez crónica de agua potable y todavía no cuentan con el servicio de infraestructuras e inversiones centralizadas.

Hasta ahora, una desventaja bien conocida de las tecnologías 'pasivas' para la desalinización ha sido la baja eficiencia energética en comparación con las 'activas'.

Los investigadores del Politecnico di Torino han abordado este obstáculo con creatividad: "Si bien los estudios anteriores se centraron en cómo maximizar la absorción de energía solar, hemos cambiado la atención hacia una gestión más eficiente de la energía solar térmica absorbida. De esta manera, hemos podido alcanzar valores récord de productividad: hasta 20 litros por día de agua potable por metro cuadrado expuesto al sol. La razón detrás del aumento de rendimiento es el "reciclaje" del calor solar en varios procesos de evaporación en cascada, en línea con la filosofía de "hacer más con menos". Las tecnologías basadas en este proceso suelen denominarse de 'efectos múltiples', y aquí presentamos la primera evidencia de que esta estrategia también puede ser muy efectiva para las tecnologías de desalinización 'pasivas'".

prueba del dispositivo de desalinizaciónDespués de desarrollar el prototipo durante más de dos años y probarlo directamente en el mar de Liguria (Varazze, Italia), los ingenieros del Politécnico afirman que esta tecnología podría tener un impacto en lugares costeros aislados con poca agua potable pero abundante energía solar, especialmente en países en desarrollo.

Además, la tecnología es particularmente adecuada para proporcionar agua potable segura y de bajo costo en condiciones de emergencia, por ejemplo, en áreas afectadas por inundaciones o tsunamis y que quedan aisladas durante días o semanas de la red eléctrica o acueductos. Otra aplicación prevista para esta tecnología son los jardines flotantes para la producción de alimentos, una opción interesante, especialmente en áreas superpobladas.

Los investigadores, que continúan trabajando en este tema dentro del Centro de Agua Limpia en el Politecnico di Torino, están buscando ahora posibles socios industriales para hacer que el prototipo sea más duradero, escalable y versátil.

Por ejemplo, las versiones de ingeniería del dispositivo podrían emplearse en áreas costeras donde la sobreexplotación del agua subterránea provoca la intrusión de agua salina en acuíferos de agua dulce, un problema particularmente grave en algunas áreas del sur de Italia, o podrían usarse para tratar aguas contaminadas por plantas industriales o mineras.

Artículo científico: Passive solar high-yield seawater desalination by modular and low-cost distillation

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