Investigadores de la École de technologie supérieure (ÉTS) de Canadá han desarrollado una tecnología fotovoltaica de purificación de agua basada en la desionización capacitiva (CDI), una técnica cada vez más utilizada para eliminar especies iónicas y polarizables del agua y que suele emplearse para desalinizar agua con una concentración salina baja o moderada.
También se afirma que la tecnología tiene un bajo costo operativo, una mayor eficiencia energética y un menor rechazo de agua en comparación con las técnicas de purificación convencionales.
“Nuestra nueva tecnología no requiere un medio de almacenamiento entre el panel fotovoltaico y la célula de desalinización CDI”, explicó a pv magazine Alaa Ghamrawi, autor correspondiente de la investigación. “Se basa en un algoritmo específico para la aplicación de la energía fotovoltaica al proceso de desalinización, así como en una nueva tecnología MPPT basada en el ajuste del flujo y no en la conversión de energía eléctrica”.
El prototipo del sistema utiliza un panel fotovoltaico equipado con un diodo y una resistencia de derivación. El panel está conectado en CC a una célula de desionización capacitiva de membrana (MCDI) que crea un cortocircuito o aplica tensión inversa en los electrodos cuando se alcanza la concentración máxima de iones durante la adsorción.
La célula MCDI también utiliza el caudal como parámetro de control. “La variación del caudal será un factor esencial para adaptar la impedancia de la célula MCDI y, en última instancia, la carga aplicada en el panel fotovoltaico”, explicaron los científicos, señalando que fueron capaces de controlar este caudal para optimizar la potencia producida por el módulo solar a través de un nuevo algoritmo, que denominaron Seguimiento de Máxima Adsorción Salina (MSAT, por sus siglas en inglés).
Tras probar el prototipo en distintas condiciones de funcionamiento, los investigadores descubrieron que la célula MCDI fotovoltaica era capaz de producir 28 litros de agua desalinizada en un día soleado de verano, frente a los 24 litros de una unidad MCDI convencional. También comprobaron que la eficiencia de seguimiento del MSAT es del 98,6%, comparable, según ellos, a la del MPPT convencional.
“Las células MCDI convencionales requieren controladores MPPT más costosos para obtener un alto rendimiento”, explicó Ghamrawi, refiriéndose a las ventajas económicas de una conexión directa de CC. “El costo de la batería de cada célula CDI es de unos 200 dólares para un dispositivo de 200AH. Además, está el costo del controlador, que ronda los 10 dólares, y el microcontrolador MPPT cuesta más de 20 dólares”.
El sistema propuesto se describe en el artículo “Maximum salt adsorption tracking in capacitive deionization cell powered by photovoltaic solar panel” (Máximo seguimiento de la adsorción de sales en una célula de desionización capacitiva alimentada por un panel solar fotovoltaico), publicado en Desalination. “De momento, hemos empezado el diseño comercial desarrollando la placa electrónica y los componentes del sistema”, explica Ghamrawi.
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