desaladoras, desalinización
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| Fig. 1. Comparación del volumen de producción y la eficiencia para diferentes composiciones de destilación por membrana. Fuente: Korea Institute of Science and Technology (KIST) |
KIST desarrolla métodos de destilación por membrana utilizando energía hidrotermal y solar. El objetivo es maximizar la eficiencia del sistema a través de tecnologías de destilación por membrana personalizadas para las características climáticas regionales.
25 agosto 2022.- El agua limpia es esencial para la supervivencia humana. Sin embargo, menos del 3% del agua dulce se puede utilizar como agua potable. Según un informe publicado por la Organización Meteorológica Mundial, hay escasez de agua potable para aproximadamente 1.000 millones de personas en todo el mundo, y se espera que aumente a 1.400 millones para 2050.
La tecnología de desalinización de agua de mar, que produce agua dulce a partir de agua de mar, podría resolver el problema de la escasez de agua. En el Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST, presidente: Seok-Jin Yoon), un equipo de investigación dirigido por el Dr. Kyung Guen Song del Centro para la Investigación del Ciclo del Agua, ha desarrollado un módulo de destilación de membrana híbrida que combina energía solar con bombas de calor hidrotermales para reducir el consumo de energía térmica durante el proceso de desalinización.
Los métodos de ósmosis inversa y evaporación son procesos de desalinización de agua de mar relativamente comunes; sin embargo, estos métodos solo pueden operar a altas presiones y temperaturas. En comparación, el método de destilación por membrana produce agua dulce al utilizar la presión de vapor generada por la diferencia de temperatura entre el agua cruda que fluye y el agua tratada separada por una membrana. Este enfoque tiene la ventaja de un bajo consumo de energía, ya que se puede generar agua dulce a presiones de 0,2 a 0,8 bar, que es inferior a la presión atmosférica, y a temperaturas de 50 a 60 ℃. Sin embargo, la operación a gran escala requiere más energía térmica. Por lo tanto, se requieren estudios de investigación para reducir el uso de energía térmica para la operación comercial.
La destilación por membrana implica una transferencia simultánea de masa y calor (energía). Se divide en una destilación por membrana de contacto directo (DCMD) y una destilación por membrana con espacio de aire (AGMD) según los modos aplicados al lado del agua tratada de la membrana para generar diferencias de presión de vapor, que son la fuerza motriz. Para el suministro de alta energía, es beneficioso el modo de producir agua por contacto directo de agua cruda de alta temperatura y agua tratada de baja temperatura con la superficie de la membrana (es decir, DCMD). Por el contrario, para un suministro de energía bajo, la eficiencia es mayor si el calor transmitido (pérdida de calor) se reduce mediante espacios de aire, en lugar del contacto directo entre el agua cruda y el agua procesada de este modo (ver Figura 1).
El equipo de investigación de KIST desarrolló una tecnología de desalinización híbrida mediante la realización de pruebas in situ durante 1 mes para comparar el rendimiento y la economía del sistema utilizando energía solar y bombas de calor hidrotermales. Cuando el sistema operó en paralelo con la energía solar, la producción aumentó en un 9,6 % y el uso de energía se redujo en un 30 % en comparación con el método de destilación por membrana que usa solo bombas de calor hidrotermales. Además, la comparación del consumo de energía térmica en función de la presencia de energía solar mostró que la eficiencia del proceso de la planta de destilación por membrana aumentó hasta en un 17,5% cuando se utilizó energía solar como fuente de calor adicional.
Según el Dr. Song, “La tecnología de desalinización híbrida que desarrollamos puede considerarse un método para suministrar agua a algunos complejos industriales y áreas insulares que enfrentan escasez de agua, ya que puede reducir el consumo de energía necesario para generar agua dulce. Esperamos que esta tecnología se aplique a importantes instalaciones de suministro de agua en Oriente Medio y el Sudeste Asiático, donde la cantidad de radiación solar anual es 1,5 veces superior a la de Corea". será posible suministrar agua potable a áreas donde la calidad del agua se contaminó gravemente debido a la contaminación y en áreas donde la detección de metales pesados es alta".
Para obtener más información, visite el sitio web de KIST en https://eng.kist.re.kr/
Fuente: Energy Conversion and Management. "Performance and economic analysis of a solar membrane distillation pilot plant under various operating conditions". DOI 10.1016/j.enconman.2022.115991
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