Unidad desalinizadora alimentada por energía solar

Un tipo de unidad de desalinización solar es el destilador solar , similar a una trampa de condensación. Un destilador solar es una forma sencilla de destilar agua, utilizando el calor del sol para evaporar la humedad del suelo y el aire ambiente para enfriar una película condensadora. Existen dos tipos básicos de destiladores solares: de caja y de pozo. En un destilador de pozo, el agua impura se encuentra fuera del colector, donde se evapora por la luz solar que incide a través de un plástico transparente. El vapor de agua pura se condensa en la superficie fría del plástico interior y gotea desde el punto más bajo, donde se recoge y se retira. El destilador de caja es más sofisticado. Los principios básicos de la destilación solar de agua son sencillos, pero eficaces, ya que la destilación reproduce el proceso natural de la lluvia. La energía del sol calienta el agua hasta el punto de evaporación. A medida que el agua se evapora, el vapor de agua asciende y se condensa en la superficie de vidrio para su recolección. Este proceso elimina impurezas, como sales y metales pesados, y elimina microorganismos. El resultado final es agua más pura que la lluvia más pura.

La ósmosis es un fenómeno natural en el que el agua pasa a través de una membrana desde una solución de menor concentración a una de mayor concentración. El flujo de agua puede invertirse si se aplica una presión mayor que la presión osmótica en el lado de mayor concentración. En los sistemas de desalinización por ósmosis inversa , la presión del agua de mar se eleva por encima de la presión osmótica natural, forzando el paso de agua pura a través de los poros de la membrana hacia el lado del agua dulce. La ósmosis inversa (OI) es el proceso de desalinización más común en términos de capacidad instalada debido a su mayor eficiencia energética en comparación con los sistemas de desalinización térmica, a pesar de requerir un extenso pretratamiento del agua. Además, parte de la energía mecánica consumida puede recuperarse del efluente de salmuera concentrada mediante un dispositivo de recuperación de energía. ^{[ 1 ]}

La desalinización por ósmosis inversa (OI) con energía solar es común en plantas de demostración debido a la modularidad y escalabilidad de los sistemas fotovoltaicos (FV) y de OI. Se realizó un análisis económico detallado ^{[ 3 ]} y una estrategia de optimización exhaustiva ^{[ 4 ]} de la desalinización por OI con energía FV, obteniéndose resultados favorables. Las consideraciones económicas y de fiabilidad constituyen los principales desafíos para mejorar los sistemas de desalinización por OI con energía FV. Sin embargo, la rápida disminución de los costos de los paneles FV hace que la desalinización con energía solar sea cada vez más viable.

Una unidad de desalinización alimentada por energía solar, diseñada para comunidades remotas, ha sido probada en el Territorio del Norte de Australia . La "instalación solar de ósmosis inversa" (ROSI, por sus siglas en inglés) utiliza filtración por membrana para proporcionar un flujo confiable y limpio de agua potable a partir de fuentes como aguas subterráneas salobres . La energía solar supera los altos costos operativos de energía, así como las emisiones de gases de efecto invernadero, de los sistemas convencionales de ósmosis inversa. La ROSI también puede eliminar contaminantes traza como el arsénico y el uranio, que pueden causar ciertos problemas de salud, y minerales como el carbonato de calcio , que causa la dureza del agua . ^{[ 5 ]}

La Dra. Andrea Schaefer, líder del proyecto y perteneciente a la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Wollongong, afirmó que ROSI tiene el potencial de llevar agua potable a comunidades remotas de toda Australia que no tienen acceso a la red de agua potable ni a la red eléctrica. ^{[ 5 ]}

El agua subterránea (que puede contener sales disueltas u otros contaminantes) o el agua superficial (que puede tener alta turbidez o contener microorganismos ) se bombea a un tanque con una membrana de ultrafiltración , que elimina virus y bacterias. Esta agua es apta para la limpieza y el baño. El diez por ciento de esa agua se somete a nanofiltración y ósmosis inversa en la segunda etapa de purificación, que elimina sales y contaminantes traza, produciendo agua potable. Un conjunto de paneles solares fotovoltaicos sigue al Sol y alimenta las bombas necesarias para procesar el agua, aprovechando la abundante luz solar disponible en regiones remotas de Australia sin acceso a la red eléctrica. ^{[ 6 ]}

La energía solar fotovoltaica se considera una opción viable para alimentar una planta desalinizadora de ósmosis inversa. Investigadores del IIT Madras analizaron la viabilidad técnico-económica, tanto en modo autónomo como en modo híbrido fotovoltaico-biodiésel, para capacidades de 0,05 MLD a 300 MLD. Como demostrador tecnológico, se diseñó, instaló y puso en funcionamiento una planta con una capacidad de 500 litros/día en dicho lugar. ^{[ 7 ]}