Un tratamiento electroquímico para el agua con energía solar

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Un estudio de la Universidad de California, Berkeley, ha ilustrado las posibles ventajas y desafíos de utilizar la energía fotovoltaica para impulsar el tratamiento electroquímico del agua.

Los investigadores analizaron cómo el uso de la energía solar podría aumentar la competitividad de los enfoques electroquímicos como la electrocoagulación (EC), la desionización capacitiva (CDI), la electrodiálisis (ED) y la electrodesionización (EDI). Los cuatro métodos examinados, según los científicos, no requieren una inversión tan elevada como los tradicionales centros de tratamiento de agua a gran escala, y además son modulares, portátiles y eficientes en cuanto a la energía. El uso de la energía solar también podría hacer que las instalaciones electroquímicas más pequeñas sean adecuadas para la desalinización de agua salobre en regiones aisladas.

Métodos de tratamiento

La energía solar ya ha sido utilizada con éxito para impulsar la electrocoagulación (EC), según los investigadores de Berkeley. El enfoque de purificación implica la producción in situ de coagulantes de hierro u óxido metálico para capturar contaminantes. La técnica tiene bajos requerimientos de energía y el grupo de Berkeley dijo que la energía solar también podría impulsar el pretratamiento de las aguas residuales antes de la etapa de eliminación del flúor.

“Incluso sin baterías, los sistemas EC con corriente continua se han utilizado para el tratamiento de aguas residuales de la industria textil”, señalaron los investigadores.

La energía solar podría ser una opción interesante para el enfoque de desalinización por desionización capacitiva y podría ayudar a que sea autosuficiente en cuanto a energía. Este método consiste en desionizar el agua mediante la aplicación de la diferencia de potencial eléctrico entre dos electrodos. Se dice que la tecnología es rentable y particularmente adecuada para el agua con un contenido de sal bajo o moderado. Puede funcionar en un modo cíclico que incluye métodos inteligentes de recuperación de energía.

Electrodiálisis

La electrodiálisis para la desalinización de agua salobre se ha acoplado con éxito a la generación de energía solar en comunidades energéticas y en un campo de pruebas en la India rural. Esta tecnología consiste en separar los iones de sal del agua salada a través de membranas de intercambio de iones bajo la influencia del campo eléctrico. “La energía fotovoltaica debería considerarse un método de tratamiento viable, debido a la reducción de las necesidades de energía, a los componentes más fuertes de las membranas que dan lugar a una mayor vida útil de las mismas y a la necesidad de un menor pretratamiento”, subrayaron los investigadores.

Electrodesionización

En cuanto a la electrodesionización (EDI) para la separación de iones, que combina membranas de intercambio de iones junto con resinas para la eliminación eficiente de iones sin el uso de productos químicos, los autores dijeron que actualmente no hay proyectos concretos, pero sus modelos de electrodiálisis habilitados para la fotovoltaica podrían utilizarse para implementar la electrodesionización en el futuro.

El grupo señaló que las tres primeras tecnologías eran las más adecuadas para la integración con la energía fotovoltaica. Sin embargo, añadieron que se necesitan más investigaciones y experimentos sobre el terreno para llevar estas tecnologías a una escala mayor, en la que podrían ser competitivas frente a los modos tradicionales de tratamiento del agua, ya sea térmico o por ósmosis inversa.

Sus conclusiones se describen en el documento “Opportunities and Challenges for Renewable Energy Integrated Water-Energy Nexus Technologies”, publicado en Water-Energy Nexus.