Vrebat Producciones

Somos la creacion, en su maxima expresion...

Sistema Autónomo de Potabilización
del Agua

La preocupación de la Sociedad por el Medio Ambiente es cada día más patente en los países pertenecientes al primer mundo, lo que se demuestra con la aprobación de nuevas leyes cada vez más exigentes en la protección medioambiental. Muestra de ello es la adhesión de España como estado integrante de la Unión Europea en el Protocolo de Kyoto, en el que se especifica que con el fin de promover el desarrollo sostenible, los estados firmantes “aplicarán y/o seguirán elaborando políticas y medidas de conformidad con sus circunstancias nacionales, como por ejemplo la [...] investigación, promoción, desarrollo y aumento del uso de formas nuevas y renovables de energía, de tecnologías de secuestro del dióxido de carbono y de tecnologías avanzadas y novedosas que sean ecológicamente racionales”.

Una de estas tecnologías alternativas a las convencionales es la energía solar fotovoltaica, la cual permite producir energía eléctrica de un modo autónomo y ecológicamente limpio. Además, representa una alternativa viable a otras fuentes de energía utilizadas tradicionalmente como los combustibles fósiles o la fisión nuclear. Entre las ventajas del uso de la energía solar fotovoltaica se incluyen el ser no contaminante, silenciosa, abundante, descentralizada, gratuita, inacabable, a lo que debemos añadir la larga vida de los paneles solares fotovoltaicos (PFVs) y el bajo coste de mantenimiento.

La Tecnología Electroquímica forma parte de la denominada Química Verde, que actualmente se está desarrollando con el objetivo de diseñar métodos cada vez más benignos con el medio ambiente y procesos químicos que reduzcan o eliminen el uso y generación de sustancias peligrosas y contribuyan al desarrollo sostenible. El objetivo de desarrollo sostenible deberá conseguirse con nuevas tecnologías que provean a la sociedad con los productos que necesitamos de una manera medioambientalmente responsable.

La unión de dos tecnologías complementarias como la energía solar fotovoltaica y la tecnología electroquímica puede aportar soluciones muy interesantes y aumentar el carácter verde de los procesos electroquímicos orientados a la protección del medio ambiente, como por ejemplo:


  • Desalinización de aguas salobres o salinas mediante electrodiálisis

  • Tratamiento de aguas residuales mediante procesos electroquímicos

  • Síntesis electroquímica de compuestos químicos

  • Generación de hidrógeno por vía electroquímica

  • Generación y acumulación de energía mediante el uso de paneles FV


  • En este contexto, el grupo del Laboratorio de Electroquímica Aplicada y Electrocatálisis (LEQA) centra su investigación en el estudio de la aplicación de la energía solar fotovoltaica (FV) a procesos electroquímicos. Para llevar a cabo esta investigación, la Universidad de Alicante cuenta con una planta solar fotovoltaica de reciente instalación y puesta en funcionamiento, formada por 1000 paneles de silicio policristalino y con una potencia pico de 38.4kW. La planta solar se encuadra en la zona norte de la Universidad, junto a la Planta Piloto que el Grupo de Electroquímica Aplicada y Electrocatálisis dispone, lo cual facilita el transporte de la energía generada hasta los sistemas que debe alimentar.


solar1




  • Desalinización de aguas salobres o salinas mediante electrodiálisis



  • Debido al crecimiento industrial, al aumento de la población mundial y a la irregular distribución de los recursos hídricos en el planeta, existen ciertas áreas del planeta con escasez o problemas de abastecimiento de agua tanto para su uso urbano como para producir alimentos agrícolas. Se estima que para el año 2050 el problema afectará a 66 países que concentrarán las 2/3 de la población mundial.


Los procesos de desalinización requieren grandes cantidades de energía para llevar a cabo la separación de las sales de agua, y este hecho es recurrente para todas las tecnologías de desalinización. La investigación en tecnologías de desalinización se está concentrando en las últimas décadas en resolver los puntos clave que permitan extender su uso y permitir la obtención de agua potable en regiones con limitados recursos económicos. El primero de estos puntos clave es reducir el coste económico de los sistemas de desalinización, mientras que el segundo sería el desarrollo de sistemas autónomos que puedan operar de un modo descentralizado.


solar2

La desalinización de aguas salobres procedentes de acuíferos es una opción que permite obtener agua potable o de regadío a bajo coste, siendo la electrodiálisis (ED) la opción más idónea para la desalinización de esta agua debido a que es una tecnología más robusta que la ósmosis inversa (OI), su operación es más simple, el mantenimiento es de menor coste y es capaz adaptarse a las fluctuaciones del suministro energético.

El empleo de paneles solares fotovoltaicos para alimentar directamente a los sistemas de electrodiálisis permite obtener agua desalinizada de un modo simple, fiable, y con sistemas de bajo mantenimiento que no incluye ni baterías de acumulación ni reguladores/inversores). Estos sistemas son de especial interés tanto para zonas aisladas con accesos a pozos de aguas salobres y donde la conexión eléctrica a la red no es posible, como para zonas costeras donde existan acuíferos salinos y los recursos hídricos estén limitados.

En el grupo del Laboratorio de Electroquímica Aplicada y Electrocatálisis (LEQA) hemos estudiado estos sistemas para comprobar tanto su viabilidad técnica como económica. Esto ha permitido desarrollar un sistema experimental de desalinización de aguas salobres a escala planta piloto, en el que todos los elementos están alimentados con energía solar FV (incluyendo bombas, sistemas de control, etc.). Junto al sistema de ED, se ha desarrollado un programa informático que permite diseñar y optimizar estos sistemas en diversas condiciones reales, así como calcular la producción de agua estimada en función de la salinidad de las aguas salobres de partida o variables geográficas como la latitud o la disponibilidad de irradiación solar. De esta forma se pueden construir sistemas completamente autónomos que pueden operar en lugares aislados y/o remotos sin necesidad de alimentación eléctrica de la red convencional.


solar3

  • Tratamiento de aguas residuales mediante procesos electroquímicos


  • Electrocoagulación


La electrocoagulación (EC) es uno de los procesos electroquímicos más extendidos en el tratamiento de aguas residuales de origen industrial, en el cual se desestabilizan los contaminantes en suspensión, emulsionados o disueltos en un medio acuoso mediante la aplicación de corriente eléctrica. De este modo, los contaminantes presentes en el medio precipitan y pueden ser fácilmente separados por una serie de técnicas secundarias de separación. Este proceso es capaz de eliminar el 99 % de los cationes de metales pesados presentes en el medio acuoso, permite precipitar la materia coloidal presente en el medio acuosos y elimina cantidades significativas de otros iones que puedan estar presentes.

De este modo, la tecnología de electrocoagulación elimina un amplio rango de contaminantes con el empleo de un solo sistema. Los tratamientos tradicionales de aguas residuales requieren de diferentes equipamientos pata eliminar microorganismos, arcillas, pesticidas, metales pesados, grasas, etc. de las aguas. Sin embargo, la versatilidad de la tecnología de electrocoagulación permite emplear un sistema para eliminar múltiples contaminantes, disminuyendo de este modo el coste en equipos adicionales, espacio y tiempo. Por este motivo, es usual que los sistemas de electrocoagulación traten efluentes que provienen a su vez de la mezcla de varios efluentes contaminados.

El acoplamiento de un generador fotovoltaico (FV) como fuente de energía para el proceso representa una opción muy interesante para la extensión de esta tecnología a lugares remotos y aislados, a la vez que aumenta el carácter sostenible del proceso, dando como resultado una tecnología limpia y respetuosa con el medio ambiente.


solar4

En el Laboratorio de Electroquímica Aplicada y Electrocatálisis (LEQA) tenemos experiencia en el estudio, diseño y optimización de sistemas de electrocoagulación alimentados mediante energía solar fotovoltaica (FV), estudiando la viabilidad de estos sistemas para el tratamiento de efluentes industriales de distintos sectores: textil, alimentario o lácteo entre otros. La conexión directa de los generadores fotovoltaicos a los reactores electroquímicos, evitando el uso de acumuladores u otros elementos intermedios, permite reducir tanto la inversión inicial necesario, como los costes de mantenimiento de los sistemas.

Electrooxidación

Otros procesos electroquímicos relacionados con el tratamiento de aguas residuales que pueden ser implementados con energía solar FV son los procesos de oxidación directa de contaminantes (oxidación anódica), generación de ozono por vía electroquímica, proceso de electro-Fenton y producción de hipoclorito sódico para desinfección de aguas.

Los procesos basados en electrolisis o la electrooxidación de la materia orgánica consumen una cantidad de energía que hace que normalmente no sean considerados en el ámbito industrial. Sin embargo, puesto que estos procesos también necesitan ser alimentados mediante una Corriente Continua, pueden ser conectados a generadores fotovoltaicos. La alimentación de estos sistemas mediante una energía renovable hace que el coste de los tratamientos disminuya considerablemente a largo plazo y que sea amortizado en un plazo inferior a otro tipo de tratamientos.


figure1-eo

Nuestro grupo de investigación tiene experiencia en la aplicación de estas técnicas para el tratamiento y descontaminación de aguas de distintos sectores industriales, como aquellas que contienen fenoles, o aguas procedentes de sectores textiles o alimentarios.

Fuente: Universidad de Alicante
Fuente Imágenes:
Universidad de Alicante