Resumen de Evaluación y análisis experimental de la destilación solar por membranas aplicada a la desalinización de agua de mar
En este trabajo se ha investigado la aplicación práctica de una tecnología de separación térmica, la destilación por membranas (DM), alimentada mediante energía solar térmica de baja temperatura, para la desalinización de agua de mar. Ante la confluencia del recurso solar y los problemas relacionados con la falta de agua en muchas zonas costeras del planeta, este trabajo evalúa las posibilidades de la destilación solar por membranas para la producción de agua potable a partir de agua de mar como una de las posibles alternativas sostenibles para hacer frente al problema del agua.
La destilación por membranas es una tecnología relativamente nueva que ha sido ya utilizada para la desalinización, sin embargo rara vez se encuentran en la literatura experiencias practicas a escala de planta piloto. Mas concretamente, el escaso desarrollo de los módulos de DM hace que sea difícil evaluar las posibilidades de la tecnología para su aplicación industrial. Por lo tanto, el objetivo de esta tesis es la evaluación práctica de tres prototipos pre comerciales de DM y su acoplamiento a una fuente de energía solar térmica de baja temperatura. A pesar del hecho de que dos de los tres prototipos de DM que se han utilizado en este trabajo fueron desarrollados por una empresa ajena a la Plataforma Solar de Almería y por lo tanto los detalles internos de los módulos no han sido compartidos con ésta, se ha podido llevar a cabo una evaluación exhaustiva de los mismos.
Para evaluar el rendimiento de los prototipos de DM se han planificado y llevado a cabo varias campañas experimentales a lo largo del periodo de investigación. En los experimentos se empleó agua de mar artificial, preparada como una solución acuosa de sal marina, como alimentación y se evalúo el rendimiento de los módulos en función de los principales parámetros de operación: temperatura, caudal de alimentación y la salinidad. Los experimentos se realizaron en una planta piloto de DM, diseñada y construida en el marco de un proyecto europeo (MEDESOL) en el que la Plataforma Solar de Almería ha participado, acoplada a un campo de captadores solares estáticos (colectores parabólicos compuestos) ya existente. Se instaló la instrumentación específica necesaria para llevar a cabo el balance energético y de masas del proceso y se implementó un sistema SCADA para registrar las medidas. Los resultados experimentales mostraron un desacuerdo importante con los resultados teóricos y a escala de laboratorio pueden encontrarse en la literatura en concreto, la producción específica de destilado fue particularmente menor. Además, se encontraron problemas de fugas en dos de los tres módulos evaluados. Para el caso del módulo de Scarab, el único que pudo ser examinado internamente, estos problemas de fugas se atribuyeron principalmente a daños estructurales.
Por otro lado, como en todo proceso solar, la eficiencia energética es un aspecto clave ya que determina en último término el área de captación solar necesaria y constituye uno de las principales inversiones de capital. En este trabajo, adicionalmente a la evaluación del consumo específico de energía por metro cúbico de agua producida, se evaluó en el caso de dos de los tres prototipos la configuración multi-etapa con el propósito de recuperar parte del calor alimentado al proceso y aumentar la producción específica de destilado. Por medio de este enfoque, el consumo específico de energía se redujo notablemente. Por último, sobre la base de los resultados experimentales, se llevó a cabo una evaluación económica de una planta hipotética de solar de DM para la desalinización de agua de mar de 100 m3 día-1 teniendo en cuenta las tecnologías de captadores solares estáticos más extendidas (FPC, CPC y ECT).
