Un grupo de la Universidad de Almería y la Plataforma Solar de Almería colaboran en el desarrollo de una nueva tecnología de desalación de agua, que funciona mediante energía solar térmica y en su proceso no deja residuos. Será ideal para aguas interiores salobres.
La crisis hídrica actual y las que vendrán, debido al cambio climático, convierten a la desalación de agua de mar en una alternativa necesaria, que ya está en marcha en diversos puntos de la vertiente mediterráne, mediante la tecnología de ómosis inversa, un proceso puramente mecánico. Sin embargo, pese a que se trata de una fórmula de éxito, implantada en la práctica totalidad de las desaladoras que actualmente se encuentran activas, esta tecnología viene lastrada por un enorme gasto energético y también por su escasa capacidad para tratar aguas con una concentración salina elevada.
Qué técnica de desalación de agua con energía solar se ensaya en Almería
Un equipo de investigación del Centro de Investigación de la Energía Solar (CIESOL) de la Universidad de Almería y de la Plataforma Solar de Almería (PSA) plantean una fórmula totalmente diferente. Trabajan en el desarrollo de la destilación por membranas, una tecnología que se alimenta con energía solar térmica, que es capaz de tratar aguas con una concentración salina muy elevada y que, además, apenas genera residuos, con lo que se acabaría de manera radical con las problemáticas salmueras resultantes en las desaladoras convencionales.
La destilación por membranas es una tecnología en desarrollo, que todavía no ha alcanzado el nivel comercial, pero a la que se le intuyen usos muy interesantes en riego agrícola, como alternativa a la desalación por ósmosis inversa en zonas aisladas, a las que sea muy complicado hacer llegar agua, y, sobre todo, para el tratamiento de aguas interiores salobres, ya que está muy cerca del residuo cero.
Qué es la destilación de agua por membranas
«La destilación por membranas es un proceso de desalación térmico», explica Juan Diego Gil, investigador del grupo de Automática Robótica y Mecatrónica de la Universidad de Almería, adscrito a CIESOL, que trabaja en el desarrollo de un conjunto de algoritmos para «optimizar al máximo la combinación entre la energía solar térmica y la destilación por membranas».
El sistema para la destilación por membranas utilizada en estas investigación ha sido diseñado por la Unidad de Desalación Térmica de la PSA, y se encuentra en las instalaciones del centro IFAPA de la Universidad de Almería, anexo al propio campus almeriense.
Qué elementos integran esta novedosa técnica de desalación de agua y cómo funciona
La instalación para desalación de agua por membranas se compone de varios elementos que funcionan de manera coordinada. Por un lado, se cuenta con una planta solar térmica, con paneles solares térmicos de placa plana, iguales que los empleados en cualquier vivienda, para calentar agua. A este parque solar se le unen unos tanques en los que se almacena calor. Y el sistema se completa con las propias membranas, que son las encargadas de realizar la destilación de agua.
El proceso para desalar agua en la destilación por membranas es bastante simple. Se introduce una solución de alimentación, normalmente agua de mar, que se calienta con la fuente de calor. Cuando entra al módulo, a través de un canal de evaporación, todos los componentes que son volátiles se evaporan, pasan a través de una membrana, de ahí el nombre de esta tecnología. Esta membrana es hidrófuga e hidroporosa, es decir, que solamente deja pasar las moléculas de vapor, y una vez que la atraviesan, se condensa ese vapor y se obtiene agua destilada.
Por qué no se generan residuos en la destilación por membranas
En este proceso se rechazan unos componentes que se acumulan en una especie de salmuera, como en proceso convencional. Sin embargo, esa salmuera se puede seguir aprovechando. El agua destilada como tal no se puede emplear en riego, sino que debe someterse a una transformación, en la que se emplea la salmuera de rechazo en el proceso de destilación. «Si la mezcla de agua destilada y salmuera se hace bien, se puede utilizar como agua de riego, tal y como estamos haciendo en la UAL», añade Juan Diego Gil.
Qué ventaja representa con respecto a la ósmosis inversa
La gran ventaja que diferencia a la destilación de agua por membranas de la desalación por ósmosis inversa, aparte de la fuente energética, radica en su capacidad para tratar aguas con una concentración salina elevada. En la ósmosis inversa, el sistema satura ante aguas con una concentración de 45 gramos por litro y en ella se genera una salmuera con la que no se puede hacer prácticamente nada, salvo llevarla a una canal de evaporación y que evapore la parte líquida.
«Con la tecnología de membranas podemos seguir recirculando esa salmuera y obtener casi una separación completa de todas las moléculas y de las sales. Esto representa una ventaja muy importante con respecto a la otra manera de desalar agua, porque nos acercamos mucho al residuo cero», aclara este investigador de la Universidad de Almería.
Cómo han mejorado el funcionamiento del equipo de desalación por membranas
El grupo de Automática, Robótica y Mecatrónica de CIESOL ha mejorado el funcionamiento del sistema con una arquitectura de control de dos capas. Una de ellas es «puramente de regulación» y en ella se tienen en cuenta los factores que determinan la producción de energía solar térmica. La segunda capa está «por encima» y es el ‘cerebro’ de la optimización, para la que se emplean algoritmos de control predictivo basados en modelo. «Utilizamos los modelos de sistema para predecir su comportamiento en el futuro y a partir de esa predicción, optimizar métricas importantes como puede ser la eficiencia térmica del proceso».
La temperatura adecuada para realizar la destilación por membranas está entre los 60 y los 80 grados centígrados, aunque el punto óptimo se alcanza a 80. «Nuestro objetivo es llegar siempre a 80 grados, pero nuestra fuente de calor no es gestionable, depende de muchos factores, ahí nuestro trabajo de control para lograr esa temperatura óptima», aclara Juan Diego Gil.
La destilación por membranas, aunque depende de la energía solar, puede alargar su operación horas después de que se haya puesto el sol. Lo consigue gracias a los sistemas de almacenamiento de calor que en la instalación de la Universidad de Almería son pequeños y apenas permiten prolongarla unas horas, pero con las dimensiones adecuadas de podría operar las 24 horas del día.
La destilación por membranas, sin embargo, no es competitiva a gran escala desde un punto de vista comercial. Es por ello por lo que no viene a sustituir a la ósmosis inversa, sino a ampliar el rango de posibilidades de la desalación.
