University of Alicante

El grupo de Electroquímica Aplicada y Electrocatálisis (LEQA) de la Universidad de Alicante ha desarrollado un sistema autónomo de desalación y acondicionamiento de aguas mediante Electrodiálisis (ED), junto a las etapas de pre- y post-acondicionamiento, alimentado por un campo solar fotovoltaico (u otra fuente de energía eléctrica discontinua) sin almacenamiento de energía por baterías.

De forma general, el sistema está formado por un equipo de desalinización por Electrodiálisis y desinfección de agua compuesto por:

i) Un equipo de captación de agua mediante bombeo, acondicionamiento de las aguas (pre-tratamiento) y almacenamiento en un depósito de acumulación.

ii) Un equipo de desalinización de agua mediante electrodiálisis con equipos de bombeo y el electrodializador.

iii) Un equipo de desinfección de agua (post-tratamiento) con los equipos de bombeo.

iv) Un campo solar fotovoltaico para proporcionar la energía eléctrica para abastecer los consumos del sistema.

v) Un equipo de transformación de potencia del campo solar fotovoltaico.

vi) Medios de automatización y control.

Figura 1.- Esquema general del sistema

Las características de las etapas de pre- y post-acondicionamiento de las aguas dependerán: i) del origen y características físico-químicas de estas aguas (pozo salobre, agua marina, efluentes de EDAR o industriales u otros), y ii) del uso final al que estén destinadas (consumo humano, riego, baldeo u otros).

Por tanto, en estas etapas pueden incluirse técnicas de filtración (micro, ultrafiltración entre otras) y desinfección (potabilización electroquímica o por adición de reactivos, aplicación de radiación ultravioleta u otras).

El sistema lleva a cabo el tratamiento de desalación mediante Electrodiálisis. Esta etapa de desalación, se puede llevar a cabo para cualquier modalidad conocida de electrodiálisis como: modo de operación en batch con recirculación, continuo o reactores en cascada, electrodiálisis reversa u otros. Asimismo, el tamaño del reactor puede ser adaptado en función de las necesidades requeridas.

El subsistema de alimentación eléctrica está compuesto por un campo de paneles fotovoltaicos como fuente de energía discontinua conectado a un convertidor DC/DC. Este último aplica las correspondientes estrategias de control del punto de Máxima Potencia (MPPT) de forma que pueda repartirla entre la carga de las líneas de salida definidas para el sistema según las necesidades. El sistema también permitiría la conexión directa a otra fuente de energía discontinua, como los aerogeneradores, o una combinación de dichas fuentes.

El sistema desarrollado dispone de varios subsistemas que necesitan energía eléctrica y que poseen características de voltaje/intensidad diferentes. No obstante, durante el proceso de tratamiento no todos los subsistemas que necesitan energía necesitan funcionar simultáneamente o hacerlo a su máxima potencia. Por tanto, el sistema permite la implementación de estrategias de operación para disminuir los requisitos globales de energía eléctrica del sistema y adecuarlos a la cantidad de energía disponible en cada momento.

El sistema es especialmente útil si el sistema está aislado de la red eléctrica, no obstante, el sistema es compatible con una alimentación mixta pudiéndose combinar con la red eléctrica convencional cuando la fuente de energía eléctrica discontinua sea insuficiente (p.ej: días nublados y noches) o para alimentar solo determinados subsistemas.

Desde el punto de vista de su aplicación, el sistema permite la desalación de aguas de distinta procedencia como el agua de mar, de pozo salobre, procedentes de EDAR, procesos industriales u otras.

El sistema está dotado de gran flexibilidad, de forma que la configuración definitiva del sistema dependerá en gran medida de la aplicación final del agua tratada y los costes asociados quienes determinarán la elección de los equipos y configuraciones más adecuadas.

• Permite la desalinización, desinfección y potabilización de agua, de forma autónoma, en lugares remotos y aislados de la red eléctrica.

• Es sostenible y respetuoso con el medioambiente. El proceso está libre de emisiones de CO₂ no contribuyendo al cambio climático.

• Reduce sustancialmente el coste de inversión y amortización de estos sistemas al eliminar el elevado coste de las baterías, reguladores e inversores.

• Reduce el coste y tiempo de mantenimiento al evitar el uso de baterías. Evita los costes económicos y medioambientales asociados a la gestión de las baterías agotadas.

• Puede ser aplicado en la desalación y potabilización de aguas de procedencia muy diversa como agua de mar, pozos salobres, plantas depuradoras, procesos industriales, etc…

• Goza de alta disponibilidad permitiendo la acumulación de agua tratada para los periodos de insuficiencia energética de las fuentes renovables.

• Mejora la eficiencia de uso de la energía eléctrica generada al no utilizar almacenamiento en baterías ni paso a corriente alterna, evitando las pérdidas de energía asociadas.

• Permite la implementación de estrategias de operación de los distintos subsistemas adecuándolos a la cantidad de energía disponible en cada momento mejorando la eficacia energética del sistema.

• Permite la alimentación mixta de distintas fuentes renovables siendo posible su combinación con la red eléctrica convencional cuando las primeras son insuficientes.

• Goza de amplia flexibilidad permitiendo la adaptación de las dimensiones y características del equipo en función de los requerimientos y características concretas del agua a tratar y su aplicación.

El sistema está completamente desarrollado habiendo sido probado con éxito tanto en laboratorio como a escala pre-industrial. Actualmente el grupo de investigación dispone de una planta piloto de demostración con capacidad de generar 1 m³/día de agua potable para el consumo humano con las siguientes características:

• Producción: 1 m³/día de agua potable a partir de agua salobre (4-6 gr/L sales disueltas)

• Pre-tratamiento: Microfiltración a 50 y 10 micrómetros

• Electrodializador: Electrodializador EURODIA EUR 6 80 con 80 células, 4.4m² de área de membrana total y 500cm² de área de celda

• Post-tratamiento: sistemas de potabilización mediante generación electroquímica de cloro y tratamiento UV

• Alimentado directamente por Paneles Solares Fotovoltaicos (Potencia Máxima del campo solar: 75 kW.

Figura 2.- Planta piloto de demostración

El equipo puede utilizarse para la obtención de aguas aptas para diversos usos (consumo humano, riego, baldeo u otros) a partir del tratamiento de aguas salobres de procedencia muy variada: agua de mar, pozos salobres, estaciones de depuración de aguas, procesos industriales u otras.

Entre los potenciales clientes se pueden encontrar:

• Empresas desarrolladoras de equipos industriales de tratamiento de aguas.

• Consultoras e ingenierías del sector medioambiental interesadas en incorporar este nuevo sistema de desalinización entre sus actividades de tratamiento de efluentes.

• Compañías agroalimentarias e industriales en general que deseen incorporar este sistema para el tratamiento de aguas salobres.

• Comunidades de Regantes, campos de golf, urbanizaciones, etc.

Se buscan empresas interesadas en adquirir esta tecnología para la utilización y/o explotación comercial mediante:

• Acuerdos de licencia del know-how y/o de la patente para ceder los derechos de uso, fabricación o comercialización de la tecnología a terceras empresas.

• Diseño y construcción de equipos industriales, incluida su automatización, y de acuerdo con las especificaciones técnicas y necesidades del cliente.

• Acuerdo de proyecto de I+D (cooperación técnica) para la utilización de la tecnología o aplicación en otros sectores.

• Acuerdo de subcontratación (asistencia técnica, planta llave en mano, formación, etc.) con otra empresa.

Esta tecnología se encuentra protegida mediante solicitud de patente.

• Título de la patente: “Sistema autónomo de tratamiento de aguas”

• Número de solicitud: P201690069

• Fecha de solicitud: 08/05/2015