La desalinización del agua de mar ha sido un proceso realizado a lo largo de los años utilizando diferentes técnicas, muchas de las cuales dependen de combustibles fósiles. Sin embargo, en la actualidad existe una creciente necesidad de sistemas de desalinización que sean amigables con el medio ambiente. Un sistema de desalinización basado en adsorción (ADS) es una de estas alternativas que utiliza materiales ecológicos para reducir la contaminación ambiental y el calentamiento global. En este artículo examinaremos las métricas de rendimiento de los materiales prometedores utilizados en ADS para reducir los costos del agua desalinizada. En particular, se analizará el uso de poliacrilato de sodio (SP), materiales activados especiales SP/(NH4)2CO3 y el compuesto SP/CaCl2 para evaluar teóricamente el rendimiento y el costo del sistema ADS. Además, se comparará el rendimiento de ADS con y sin recuperación de calor (HR, por sus siglas en inglés).
Rendimiento del sistema ADS
Utilizando herramientas como MATLAB y TRNSYS, se llevó a cabo un modelo durante un año utilizando datos climáticos en tiempo real de regiones calurosas. Los resultados mostraron que el compuesto SP/CaCl2 tiene una producción diaria de agua específica (SDWP, por sus siglas en inglés) relativamente alta de 15 m3/tonelada con un COP (coeficiente de rendimiento) de 0.6Sin embargo, si se utiliza la recuperación de calor en el sistema, la SDWP puede aumentarse hasta 45 m3/tonelada. Además, el costo del agua desalinizada se estima en 8 $/m3 utilizando energía solar y 0.63 $/m3 utilizando calor residual en un sistema con recuperación de calor.
Beneficios de la energía solar en la desalinización
El uso de energía solar en la desalinización del agua de mar presenta numerosos beneficios tanto para el medio ambiente como para los costos operativos. En primer lugar, la energía solar es una fuente renovable y limpia, lo que significa que no emite gases de efecto invernadero ni contamina el aire. Esto contribuye a la reducción del calentamiento global y la mejora de la calidad del aire. Además, la energía solar es una fuente de energía gratuita una vez que se han instalado los paneles solares, lo que reduce significativamente los costos de operación a largo plazo.
En el caso específico de los sistemas ADS, el uso de energía solar puede aumentar aún más la eficiencia y reducir los costos de desalinización. La energía solar puede utilizarse para alimentar los procesos de adsorción, lo que elimina la necesidad de utilizar combustibles fósiles y reduce los costos de combustible. Además, la energía solar puede almacenarse en baterías para su uso durante la noche o en días nublados, lo que garantiza un suministro continuo de energía sin interrupciones.
- ¿Cuál es la ventaja de utilizar el compuesto SP/CaCl2 en ADS?
- ¿Qué es la recuperación de calor en un sistema ADS?
- ¿Cuál es el costo estimado del agua desalinizada utilizando energía solar?
El compuesto SP/CaCl2 tiene una alta producción diaria de agua específica y un coeficiente de rendimiento relativamente alto, lo que lo convierte en una opción eficiente y rentable para la desalinización.
La recuperación de calor en un sistema ADS consiste en aprovechar el calor residual generado durante el proceso de desalinización y utilizarlo para aumentar la eficiencia del sistema. Esto permite aumentar la producción de agua desalinizada sin aumentar significativamente el consumo de energía.
Según los cálculos realizados en este estudio, el costo estimado del agua desalinizada utilizando energía solar es de 8 $ por metro cúbico.
Tabla de comparación de costos
| Tipo de energía | Costo del agua desalinizada ($/m3) |
|---|---|
| Energía solar | 8 |
| Calor residual | 0.63 |
El uso de energía solar en los sistemas de desalinización basados en adsorción ofrece una solución ambientalmente amigable y rentable. La utilización de materiales eficientes como el compuesto SP/CaCl2 y la implementación de recuperación de calor permiten aumentar la producción de agua desalinizada y reducir los costos operativos. Con la creciente preocupación por el cambio climático y la escasez de agua, los sistemas de desalinización basados en energía solar se presentan como una alternativa prometedora para garantizar un suministro de agua seguro y sostenible en todo el entorno.