Los científicos han desarrollado un nuevo sistema de energía solar para convertir el agua salada en agua potable dulce que, según dicen, podría ayudar a reducir enfermedades peligrosas transmitidas por el agua como el cólera.
por el King’s College de Londres
En un artículo publicado hoy en Nature Water , los investigadores muestran que el proceso es más de un 20% más barato que los métodos tradicionales y puede implementarse en zonas rurales de todo el mundo. Tras realizar pruebas en comunidades rurales , descubrieron que una nueva tecnología podría indicar un cambio radical en el suministro de agua potable en los países en desarrollo y más allá.
Aprovechando los procesos existentes que convierten el agua subterránea salina en agua dulce, los investigadores del King’s College de Londres, en colaboración con el MIT y el Instituto Helmholtz de Sistemas de Energía Renovable, crearon un nuevo sistema que producía niveles constantes de agua utilizando energía solar.
Funciona separando la sal mediante un conjunto de membranas especializadas que canalizan los iones de sal en una corriente de salmuera, dejando el agua fresca y potable. Al ajustar de manera flexible el voltaje y la velocidad a la que el agua salada fluía a través del sistema, los investigadores desarrollaron un sistema que se ajusta a la luz solar variable sin comprometer la cantidad de agua potable producida.
Utilizando datos recopilados por primera vez en la aldea de Chelleru cerca de Hyderabad en India, y luego recreando estas condiciones de la aldea en Nuevo México, el equipo convirtió con éxito hasta 10 m 3 de agua potable. Esto fue suficiente para 3.000 personas por día, y el proceso continuó funcionando independientemente de la energía solar variable causada por la cobertura de nubes y la lluvia.
El Dr. Wei He, del Departamento de Ingeniería del King’s College de Londres, cree que la nueva tecnología podría aportar enormes beneficios a las comunidades rurales, no sólo aumentando el suministro de agua potable sino también aportando beneficios para la salud.
Dijo: «Al ofrecer una alternativa económica y ecológica que puede funcionar fuera de la red, nuestra tecnología permite a las comunidades aprovechar fuentes de agua alternativas (como acuíferos profundos o agua salina) para abordar la escasez de agua y la contaminación en los suministros de agua tradicionales. .
«Esta tecnología puede ampliar las fuentes de agua disponibles para las comunidades más allá de las tradicionales y, al proporcionar agua de fuentes salinas no contaminadas, puede ayudar a combatir la escasez de agua o emergencias inesperadas cuando se interrumpen los suministros de agua convencionales, como por ejemplo los recientes brotes de cólera en Zambia».
Aproximadamente, una cuarta parte de la población mundial enfrenta niveles «extremadamente altos» de estrés hídrico, lo que conduce a una alta probabilidad de escasez de agua. En la población rural mundial, 1.600 millones de personas enfrentan escasez de agua, muchas de las cuales dependen de reservas agotadas de agua subterránea que se encuentran bajo la superficie de la Tierra.
Sin embargo, en todo el mundo el 56% del agua subterránea es salina y no apta para el consumo. Este problema es particularmente frecuente en la India, donde el 60% del territorio alberga agua salina no potable. En consecuencia, existe una necesidad apremiante de métodos de desalinización eficientes para crear agua potable a bajo costo y a gran escala.
La tecnología de desalinización tradicional se ha basado en costosas baterías en sistemas fuera de la red o en un sistema de red para suministrar la energía necesaria para eliminar la sal del agua. En las zonas rurales de los países en desarrollo, la infraestructura de la red puede ser poco confiable y depende en gran medida de combustibles fósiles.
Sin un suministro regular de energía en uso, las aldeas y comunidades individuales deben depender de costosas baterías para utilizar energía renovable como la solar para proporcionar agua dulce, trasladando el costo a los consumidores individuales.
La creación de una tecnología de desalinización «similar a una batería» de bajo costo elimina la dependencia de la tecnología de baterías para utilizar energía solar intermitente en aplicaciones fuera de la red, lo que permite la asequibilidad para las comunidades rurales en países en desarrollo como la India.
El Dr. He agregó: «Tradicionalmente, la desalinización del agua ha consumido mucha energía y es costosa, lo que limita su uso a áreas con energía y recursos financieros estables. Al eliminar por completo la necesidad de un sistema de red y reducir la dependencia de la tecnología de baterías en un 92%, nuestra «El sistema puede proporcionar acceso confiable a agua potable segura , totalmente libre de emisiones en el lugar y con un descuento de aproximadamente el 22% para las personas que lo necesitan en comparación con los métodos tradicionales».
El sistema también tiene potencial para usarse fuera de áreas en desarrollo, particularmente en la agricultura, donde el cambio climático está generando reservas inestables de agua dulce para riego.
El equipo planea aumentar la disponibilidad de la tecnología en toda la India mediante la colaboración con socios locales. Más allá de esto, un equipo del MIT también planea crear una nueva empresa para comercializar y financiar la tecnología.
El Dr. He dijo: «El agua dulce para riego es un gran problema en todo el mundo, incluyendo América del Norte, Medio Oriente y África subsahariana. La sequía y el costo son importantes atractivos para una industria que depende de reservas inestables de agua para sobrevivir, y el cambio climático exacerbará aún más estos desafíos.
«Al proporcionar una forma sostenible para que los agricultores produzcan agua dulce para riego a un precio reducido sin que su volumen se vea comprometido, podemos ayudarlos a reducir costos, mitigar las emisiones de carbono y garantizar la producción agrícola y, eventualmente, trasladar esos beneficios a los consumidores.
«Si bien Estados Unidos y el Reino Unido tienen redes más estables y diversificadas que la mayoría de los países, todavía dependen de los combustibles fósiles. Al eliminar los combustibles fósiles de la ecuación para sectores ávidos de energía como la agricultura, podemos ayudar a acelerar la transición hacia Net Zero.
«El próximo paso para nosotros es aplicar esta tecnología de bajo costo a otros sectores, incluido el tratamiento de aguas residuales y la producción de productos alcalinos para hacer que el océano sea más alcalino y ayudarlo a absorber más CO 2 de la atmósfera. Al adoptar este enfoque no sólo podemos «Descarbonizaremos la agricultura, pero también obtendremos beneficios medioambientales y climáticos más amplios».
Más información: Wei He et al, Electrodiálisis por lotes flexible para la desalinización de agua salobre con energía solar de bajo costo, Nature Water (2024). DOI: 10.1038/s44221-024-00213-w
