Un sistema en base a energía eléctrica para un dispositivo de desalinización móvil. Con el fin de lograr un sistema portátil que permita prescindir de filtros, un equipo investigador del MIT ha desarrollado la investigación que hoy os presentamos. El dispositivo ofrece una alternativa para producir agua potable con un equipo inferior a los 10 kilos de peso. De igual forma, el consumo eléctrico puede realizarse, si se desea, con un panel solar.
INDICE
Un sistema idóneo para lugares remotos
Los medios convencionales de desalinización requieren filtros. Precisamente, a causa de la presencia de filtros, los dispositivos habitualmente empleados requieren mantenimiento. Por el contrario, en el modelo que han desarrollado los investigadores, rompe esta concepción de la salinización y emplea electricidad en su operación. Por lo tanto, la necesidad de mantenimiento se ve reducida y, de esta forma, se reduce el coste derivado de ella.
El equipo ofrece una alternativa válida para ubicaciones de difícil acceso. Por su carácter portátil, el dispositivo puede ser desplegado en lugares donde es extremadamente complejo disponer de un equipo convencional. Buques, lugares aislados, e incluso suministrar agua en el marco de operaciones militares, son algunos de los ejemplos de ubicaciones donde será de gran utilidad.
El equipo permite una operación de desalinización en lugares remotos
El resultado obtenido sintetiza diez años de estudios. Como indica Jongyoon Han, miembro del Laboratorio de Investigación en Electrónica, han ahondado en la investigación de los procesos de desalinización de forma individual. Por lo tanto, han podido emplear el conocimiento adquirido en un único sistema. También han participado miembros de distintas instituciones como son Hyukjin J. Kwon, SungKu Kang y Eric Brack.
Un consumo de energía inferior
El prototipo supera la barrera habitual que suponía la necesidad de un gran espacio. En palabras de Yoon, los sistemas de desalinización que ofrecen una operación portátil, requieren un gran espacio. Esta problemática se debe a que, en su funcionamiento, emplean bombas de alta presión que permiten circular el fluido a través de los filtros. Por lo tanto, reducir el tamaño del sistema conlleva repercusiones en su eficiencia energética.
Un campo eléctrico es la base del dispositivo. El método que han utilizado los investigadores se llama polarización por concentración de iones (ICP). Esta técnica reemplaza el filtrado del agua por la introducción de un campo eléctrico sobre las membranas, que se ubican en la parte superior e inferior. De esta forma, las membranas permiten rechazar partículas de carga positiva o negativa. A continuación, las partículas son encauzadas hacia una nueva corriente que es descargada.
Los investigadores han utilizado una técnica conocida como polarización por concentración de iones
El consumo de energía es menor respecto de otros sistemas. El dispositivo permite la supresión tanto de sólidos que se encuentren disueltos como los que están suspendidos. El tipo de bomba empleado es de baja presión, por lo tanto, permite un gasto energético inferior comparativamente con otros medios convencionales. Puesto que este primer paso no es siempre completamente efectivo con iones de sal, un segundo paso, electrodiálisis, permite suprimir el resto.
Fácil utilización por parte de personas sin conocimientos
En el estudio se empleó machine learning. Con el uso de esta técnica, los investigadores hallaron el equilibrio idóneo entre el sistema ICP y su conjugación con la electrodiálisis. Como resultado de este proceso, se identificó como adecuado un proceso ICP de dos etapas y una de electrodiálisis. En la primera etapa de IPC existen seis módulos mientras que en la segunda, hay tres. Esta configuración permite reducir el gasto energético.
Invertir la polaridad del campo eléctrico permite eliminar partículas atrapadas. Como apunta Yoon, en el caso de que existan partículas cargadas que estén retenidas en la membrana de intercambio iónico, pueden ser eliminadas. Para ello, se procede a la inversión de la polaridad del campo eléctrico y, de esta forma pueden suprimirse de forma sencilla.
La inversión de la polaridad eléctrica permite eliminar las partículas atrapadas
El dispositivo es portátil y puede ser manipulado por personas sin formación específica. Los investigadores, realizaron modificaciones que permitieron optimizar la eficiencia energética y dar lugar a un modelo portátil. De igual modo, el diseño simplista de inicio de operación,basado en un único botón, puede ser iniciado por cualquier persona. Una vez alcanzados los valores óptimos, el sistema informa al usuario de la calidad del agua.
Se dispone de una configuración alternativa para teléfonos inteligentes. El equipo investigador, introdujo de igual forma una aplicación que puede ser conectada con el sistema. Por lo tanto, puede recibirse en el teléfono un informe a tiempo real sobre los parámetros del agua.
El equipo puede ser conectado con teléfonos inteligentes
Pruebas en laboratorio y en escenario real
La prueba en laboratorio fue sucedida de un experimento sobre escenario real. En primer término, se evaluó el rendimiento del dispositivo con muestras que ofrecían distintos niveles de salinidad y turbidez. A continuación, se procedió a comprobar el desempeño en Carson Beach, Boston. En este último ensayo, tras media hora se logró obtener un vaso de agua potable. Como señala Han, fue emocionante ver el éxito en el primer intento de experimento.
El agua alcanzó los estándares de calidad de la OMS. Como resultado, se comprobó cómo la reducción de sólidos fue, por lo menos, en un factor de 10. Para lograrlo, se utilizó un prototipo del sistema, el cual, consigue generar 0.3 litros de agua potable por hora y para ello, consume únicamente 20 vatios por litro.
En la experimentación se obtuvieron 0.3 litros de agua potable por hora
Los investigadores buscan fórmulas para incrementar la capacidad de producción. Según Han, un reto al que se enfrentaron durante el estudio fue lograr un sistema portable listo para ser usado por una persona sin conocimientos. Además, como apunta Yoon, el futuro de la investigación contempla el desarrollo de un modelo aún más sencillo de utilizar y mejorar la eficiencia energética.
Conclusión
La innovación nos ayuda a llevar el agua potable cada vez más lejos. Como hemos visto, el dispositivo es una solución con grandes capacidades para suministrar agua en zonas remotas. De esta forma, gracias al desarrollo de esta nueva tecnología, se abre la puerta a una técnica portátil y fácil de usar. Permitiendo así, disponer de agua limpia en zonas de complicado acceso.
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