Ingenieros del MIT y China colaboran para desarrollar un dispositivo pionero de desalinización con energía solar, inspirado en los procesos oceánicos. El dispositivo utiliza la desalinización para convertir el agua de mar en agua potable. Este sistema es pequeño y produce de 4 a 6 litros de agua potable por hora. Sorprendentemente, su rendimiento es superior y más económico que el agua del grifo, y los investigadores están aprovechando este enfoque para beneficiar a las zonas costeras donde el acceso a los suministros de agua tradicionales es limitado.
Este dispositivo pasivo utiliza la luz solar natural para calentar agua salada, según un artículo publicado por el equipo de investigación. La configuración del dispositivo permite... el agua circula en remolinos, similar al océano circulación termohalina. Esta circulación, junto con el calor del sol, provoca la evaporación del agua, dejando sal. El agua evaporada puede condensarse y recolectarse como agua pura y potable. Mientras tanto, la sal restante continúa circulando dentro y fuera del dispositivo, evitando la acumulación y la obstrucción del sistema.
el nuevo sistema produce más agua y elimina más sal que otros conceptos de desalinización solar pasiva que se están probando. Al escalarse al tamaño de una maleta pequeña, puede producir aproximadamente... De 4 a 6 litros de agua potable por hora Y duran varios años sin necesidad de repuestos. Con este tamaño y rendimiento, el sistema puede producir agua potable a un precio más asequible que el agua del grifo.
Un científico investigador del Laboratorio de Investigación de Dispositivos del MIT, Lenan Zhang dijo: «Por primera vez, es posible que el agua producida por la luz solar sea incluso más barata que el agua del grifo».
Zhang colaboró con un estudiante de posgrado del MIT yang zhong, Evelyn Wang (Profesor de Ingeniería Ford) y varios investigadores de la Universidad Jiao Tong de Shanghai en China.
El equipo quiere crear una versión más grande del dispositivo que pueda generar agua potable para una familia pequeñaEste dispositivo también se puede utilizar en comunidades costeras que no tienen acceso a un suministro de agua tradicional.
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Fortalecimiento del proceso de convección
Éste no fue su primer intento de desarrollar un dispositivo de desalinización para este propósito.
Dispositivo #1
El equipo mejoró la diseño previo Mediante la creación de un nuevo sistema. Probaron este diseño en el tejado de un edificio del MIT y convirtió eficientemente la energía solar para producir agua potable. Sin embargo, la sal sobrante de este proceso... acumularse y obstruir el sistema después de unos días.
El siguiente sistema tiene varias capas llamadas etapas, que contienen un evaporador y un condensador. Estas etapas utilizan el calor del sol para separar la sal del agua. En una situación real, el usuario tendría que... Reemplazar frecuentemente las etapas, lo que encarecería el sistema.
Dispositivo #2
En la pantalla diseño de seguimiento, Que creó una solución Con una disposición de capas similar. Se ha introducido una nueva característica para mejorar la circulación del agua entrante y garantizar la eliminación completa de la sal restante. Este diseño... evitó que la sal se asentara y acumulara en el dispositivo, pero desalinizó el agua a un ritmo lento.
Dispositivo #3
La última versión del diseño es el mayor logro. El equipo ha desarrollado con éxito un sistema que no solo produce una gran cantidad de agua a un ritmo rápido, sino que también tiene una capacidad excepcional para rechazar la sal. Esto significa que el sistema no solo es eficiente, sino también confiable, garantizando un suministro continuo de agua potable limpia durante un largo periodo.
El nuevo diseño Incorpora lo mejor de sus dos conceptos anterioresUn sistema multietapa con evaporadores y condensadores que aumenta eficazmente la circulación de agua y sal en cada etapa. El nuevo sistema... genera pequeñas circulaciones, parecido al convección termohalina En el océano. Este notable fenómeno impulsa el movimiento del agua en todo el mundo, impulsado por las variaciones en la temperatura del mar (termo) y la salinidad (halina).
Lenan Zhang explica: Cuando el agua de mar se expone al aire, la luz solar provoca su evaporación. Una vez que el agua abandona la superficie, la sal permanece. Y cuanto mayor es la concentración de sal, más denso es el líquido, y esta agua, más pesada, tiende a fluir hacia abajo. Al imitar este fenómeno de un kilómetro de ancho en una pequeña caja, podemos aprovechar esta característica para rechazar la sal.
El Proceso
Los investigadores colocaron la caja completa en un ángulo inclinado dentro de un recipiente más grande. Luego, conectaron un tubo desde la parte superior de la caja hasta la base del recipiente y, finalmente, lo sumergieron en agua salada.
En el centro del diseño se encuentra una elegante y esbelta estructura en forma de caja, con un material oscuro que aprovecha eficazmente el calor radiante del sol. Se divide en dos secciones distintas:una porción superior y otra inferior.
- El mitad superior La estructura cuenta con una capa evaporadora especialmente diseñada en el techo, que aprovecha la energía del sol para calentar y evaporar el agua al contacto.
- Posteriormente el vapor de agua se redirige a la sección inferior de la caja.
- Aquí, una capa de enfriamiento por aire condensa el vapor, transformándolo en un líquido puro y seguro, libre de cualquier sal.
Esta configuración permite que el agua sea impulsada naturalmente hacia arriba a través del tubo y dentro de la caja. La combinación única de la inclinación de la caja y la luz solar... energía térmica No sólo hace que el agua se arremoline a medida que avanza, sino que también garantiza que los pequeños remolinos mantengan la sal circulando continuamente en lugar de asentarse y causar bloqueos.
Además, estos movimientos giratorios ayudan a que el agua entre en contacto con la capa de evaporación superior, optimizando el proceso general.
El equipo creó diferentes prototipos:
- Uno con una etapa
- Otro con tres etapas
- A continuación con 10 etapas
Probaron estos prototipos en agua con diferentes niveles de salinidad, incluyendo agua de mar natural y agua siete veces más salada.
Basándose en estas pruebas, los investigadores han determinado que ampliando cada etapa a un metro cuadrado Resultaría en la producción de unos impresionantes 5 litros de agua potable por hora. Lo más destacable es que este sistema está diseñado para desalinizar agua sin acumulación de sal durante varios años.
Además de su longevidad, el sistema funciona completamente sin electricidad, Lo que lo hace increíblemente rentable. De hecho, el costo estimado de funcionamiento de este sistema es incluso menor que el costo de producción del agua del grifo en Estados Unidos.
Yang Zhong dice: “Demostramos que este dispositivo Es capaz de alcanzar una larga vida útil. Esto significa que, por primera vez, es posible que el agua potable producida por la luz solar sea más barata que el agua del grifo. Esto “Abre la posibilidad de que la desalinización solar aborde problemas del mundo real”.
Esta investigación sobre la desalinización que convierte el agua de mar en agua potable se lleva a cabo en la Universidad Jiao Tong de Shanghai y recibió financiación de la Fundación de Ciencias Naturales de China.
Fuente: Un sistema de desalinización podría producir agua dulce más barata que el agua del grifo
