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Un sistema de desalinización impulsado por energía solar, sin necesidad de baterías, puede proporcionar agua potable a un costo muy bajo
Un equipo de ingenieros del MIT desarrolló un sistema innovador de desalinización que opera con energía solar, sin necesidad de baterías adicionales. La nueva tecnología, además de garantizar un suministro eficiente de agua potable, promete ser una solución accesible para comunidades necesitadas en todo el mundo, especialmente en áreas remotas.
El sistema de desalinización, impulsado por paneles solares, se adapta automáticamente a las variaciones de luz solar a lo largo del día. A medida que la luz solar aumenta, el sistema acelera su proceso de desalinización, y cuando hay una caída brusca, como en momentos nublados, desacelera para ajustarse.
Esta capacidad de reaccionar rápidamente a pequeñas cambios en la luz solar permite que el sistema aproveche al máximo la energía solar disponible, produciendo grandes cantidades de agua limpia, independientemente de las variaciones climáticas.
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En contraste con otros sistemas impulsados por energía solar, esta nueva tecnología no requiere baterías para almacenar energía o una fuente de energía adicional, como la red eléctrica. Esto es un avance significativo, ya que elimina costos adicionales y simplifica la instalación, haciendo el sistema más accesible y sostenible.
Pruebas exitosas en la desalinización
Los ingenieros del MIT probaron un prototipo a gran escala en pozos de agua subterránea en Nuevo México durante seis meses, en condiciones climáticas variadas.
El sistema demostró ser extremadamente eficiente, capturando en promedio el 94% de la energía eléctrica generada por los paneles solares y produciendo hasta 5.000 litros de agua potable por día.
Aun en condiciones climáticas adversas, el sistema se mostró estable, confirmando su viabilidad en comunidades que enfrentan cambios impredecibles en el clima.
El profesor Amos Winter, director del K. Lisa Yang Global Engineering and Research (GEAR) Center del MIT, explicó la importancia de este desarrollo: “La desalinización tradicional requiere una fuente de energía estable y almacenamiento en baterías para compensar la variabilidad de la energía solar. Nuestro sistema ajusta automáticamente el consumo de energía de acuerdo con el sol, haciendo posible la producción de agua potable directamente de fuentes renovables, sin la necesidad de almacenamiento de energía en baterías.«
Potencial para comunidades sin acceso a agua potable
El sistema fue diseñado principalmente para desalinizar agua salobre subterránea, una fuente de agua abundante en reservorios subterráneos, pero que a menudo no se utiliza debido a su alto contenido de sal.
A diferencia de las reservas de agua dulce, que se están agotando rápidamente en varias partes del mundo, el agua salobre permanece como una fuente inexplorada de agua potable.
Los investigadores ven en este recurso una oportunidad prometedora para proporcionar agua potable a bajo costo, principalmente para comunidades alejadas de las regiones costeras, donde el acceso al agua del mar para desalinización es inviable.
Jonathan Bessette, estudiante de doctorado en ingeniería mecánica en el MIT y coautor del estudio, destacó la importancia de esta innovación para regiones que dependen del agua subterránea.
“La mayoría de las personas vive lejos de la costa, donde la desalinización del agua de mar no es una opción viable. En muchas de estas regiones, especialmente en áreas remotas y de bajos ingresos, el agua subterránea es esencial, pero se está volviendo cada vez más salina debido a los cambios climáticos. Nuestra tecnología puede traer agua limpia y accesible a esos lugares olvidados“, afirma Bessette.
¿Cómo funciona el sistema? la tecnología de los ingenieros del MIT
La nueva tecnología desarrollada por ingenieros del MIT se basa en un método conocido como electrodiálisis, en el cual se utiliza un campo eléctrico para eliminar los iones de sal del agua a medida que esta pasa por una membrana de intercambio iónico.
Aunque otros métodos de desalinización, como la ósmosis inversa, también se utilizan, el sistema desarrollado por el MIT se centra en maximizar la eficiencia del proceso, sincronizando el consumo de energía directamente con la disponibilidad de luz solar.
El control automatizado del sistema es lo que lo diferencia de otras soluciones existentes. Basándose en lecturas de sensores, el sistema calcula la tasa ideal de bombeo de agua y la voltaje necesaria para eliminar la sal del agua en tiempo real, ajustándose rápidamente a las variaciones de energía solar.
En pruebas anteriores, el sistema ya había demostrado una eficiencia superior a la de sistemas tradicionales, pero los investigadores identificaron la necesidad de mejorar la velocidad de respuesta a las variaciones climáticas.
En esta nueva versión, el equipo logró mejorar aún más el desempeño del sistema, eliminando completamente la necesidad de baterías al reducir el tiempo de respuesta a fracciones de segundo.
Con esta mejora, el sistema ajusta automáticamente su tasa de desalinización hasta cinco veces por segundo, manteniendo el proceso de eliminación de sal en sincronía con los cambios de luz solar. Esto significa que, incluso en días nublados, el sistema continúa operando de manera efectiva sin depender de energía adicional.
Sostenibilidad y economía
El profesor Winter destaca que la eliminación de baterías no solo reduce los costos del sistema, sino que también hace que la desalinización sea más sostenible. “En comparación con la forma tradicional de diseñar un sistema de desalinización solar, logramos reducir casi el 100% de la necesidad de baterías“, explica Winter.
Los ingenieros ahora planean probar el sistema a mayor escala, con el objetivo de proporcionar agua desalinizada a comunidades enteras y, potencialmente, a municipios enteros.
Con la creciente demanda de agua potable y los desafíos relacionados con los cambios climáticos, esta tecnología puede ser una respuesta fundamental para garantizar el suministro sostenible de agua en regiones afectadas.
Próximos pasos
Los investigadores continúan trabajando en el desarrollo de métodos de desalinización más baratos y sostenibles. Shane Pratt, ingeniero del equipo y coautor del estudio, afirma que el enfoque ahora está en maximizar la confiabilidad del sistema y expandir su aplicación a diferentes mercados en todo el mundo.
“Aún estamos en fase de desarrollo, pero creemos que nuestra tecnología puede proporcionar agua desalinizada a partir de fuentes renovables para varias comunidades globales. Estamos construyendo una línea de productos que atenderá a las demandas de agua potable sostenible y accesible”, agrega Pratt.
El equipo del MIT también se está preparando para lanzar una empresa en los próximos meses, con el objetivo de llevar esta tecnología revolucionaria al mercado. El proyecto fue financiado por la National Science Foundation, la Julia Burke Foundation y el MIT Morningside Academy of Design, además del apoyo de empresas como Veolia Water Technologies y Xylem Goulds.
Con el éxito de las pruebas iniciales y el potencial de escalabilidad, el sistema de desalinización impulsado por energía solar promete ser una solución eficaz para la crisis global del agua, proporcionando acceso a agua potable para millones de personas en regiones remotas y vulnerables.
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