Reciclar el calor para un desalinizador solar eficiente al 385%

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Científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado un prototipo de desalinizador de agua alimentado por energía solar que, según ellos, ha logrado una eficiencia de solar a vapor del 385% mediante un proceso de varias etapas en el que el calor liberado al condensarse el agua se recicló, fluyendo a la siguiente capa para alimentar la siguiente etapa de evaporación.

En lugar de utilizar la energía fotovoltaica para impulsar la desalinización eléctrica -un método que ya se ha utilizado en aplicaciones a gran escala- el proceso del MIT utiliza absorbedores solares para recoger el calor del sol y evaporar el agua salada.

Un prototipo en un tejado del MIT suministró agua que superaba las normas locales de agua potable a una tasa de 5,78 litros por hora, por metro cuadrado de superficie colectora solar. La universidad dijo que era más del doble del récord anterior de agua producida por desalinización solar pasiva. Al optimizar y añadir más etapas al proceso de desalinización, el grupo estima que los dispositivos basados en el concepto podrían alcanzar eficiencias de hasta el 800%, lo que significa que se dispondría de ocho veces más energía de la que se recoge inicialmente del sol para la conversión del agua en vapor.

Salmuera no, gracias

El MIT dijo que el dispositivo -descrito en el documento “Ultrahigh efficiency desalination via a thermally-localized multistage solar still”, publicado en Energy & Environmental Science, aborda las preocupaciones relacionadas con los desalinizadores solares ya que podría funcionar en regiones sin un suministro de electricidad fiable y no deja una acumulación de salmueras concentradas para ser eliminadas. En su lugar, dijo la institución, la sal que se acumula durante el día es llevada de vuelta al sistema una vez que el sol se pone.

Con algunos avances, el dispositivo podría ser construido usando materiales de bajo costo y fácilmente disponibles y ofrecer el potencial para una mayor optimización de costos. La clave para ello es la separación del material de absorción solar y del material que sirva de “mecha con acción capilar”, usado para extraer el agua, que en otros sistemas eran un solo componente que requería un material altamente especializado. “Este diseño proporciona más flexibilidad y permite el uso de materiales de bajo costo, ya que es posible utilizar cualquier material que pueda absorber la luz solar disponible en el mercado – sin capacidad de extracción – y cualquier mecha con capilaridad asequible, independientemente de su capacidad de absorción solar”, se lee en el documento de investigación.

Aplicaciones comerciales

El grupo del MIT dijo que el dispositivo ofrece aplicaciones potenciales en regiones con infraestructura limitada pero con mucho sol y agua de mar. Los investigadores han considerado la posibilidad de sistemas a gran escala y aplicaciones residenciales más pequeñas y estiman que una instalación lo suficientemente grande para atender las necesidades de una familia podría construirse por unos 100 dólares.

“Uno de los retos de la desalinización basada en la energía solar ha sido la baja eficiencia debido a la pérdida de una cantidad significativa de energía en la condensación”, dijo Ravi Prasher, director asociado de laboratorio en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, que no participó en la investigación. “Al cosechar eficientemente la energía de condensación, la eficiencia general de la energía solar al vapor se mejora drásticamente… Este aumento de la eficiencia tendrá un impacto general en la reducción del costo del agua producida”.

El MIT dice que seguirá experimentando con el proceso, centrándose en las pruebas de durabilidad y optimización con diferentes materiales y en diversas configuraciones, así como en la ampliación del dispositivo de tamaño de laboratorio que logró los resultados.