Científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdalá de Thuwal, en Arabia Saudí, han logrado combinar en un único dispositivo la purificación de agua y la producción eléctrica con paneles solares. Los detalles de la innovación se han publicado en el último número de la revista Nature Communications.

La creciente demanda de agua limpia y de energía en el mundo es uno de los principales desafíos para el desarrollo sostenible. Por un lado, la producción de electricidad requiere grandes cantidades de agua. En zonas áridas como Arabia Saudí, más del 15 % de la electricidad que se produce se utiliza para producir agua dulce, debido a la escasez de este recurso, a partir de agua salada, aguas subterráneas contaminadas o aguas residuales industriales.

Para abordar estos problemas, el grupo científico liderado por Peng Wang combinó dos tecnologías ya existentes: la tecnología fotovoltaica de los paneles solares, que genera electricidad, y la destilación de membranas, un proceso de purificación de aguas que puede funcionar con energía solar.

“Los paneles fotovoltaicos generan una gran cantidad de calor durante la producción de electricidad”, señaló Wang a Sinc. Normalmente, este calor se disipa al ambiente, pero puede utilizarse como fuente de energía.

El artículo científico publicado en el mes de julio, relata que las instalaciones solares aumentarán a 969 gigavatios para 2025. Estos paneles requieren cuatro mil millones de metros cuadrados de tierra para la luz solar. Si todos los paneles están equipados con dispositivos generadores de agua, eso podría significar un máximo de cuatro mil millones de metros cúbicos de agua también producidos anualmente, o el 10 por ciento del consumo mundial de agua en 2017.

Para ello, los investigadores ensamblaron una unidad de destilación de membrana de etapas múltiples (MSMD, por sus siglas en inglés) en la parte posterior de un panel fotovoltaico.

Este sistema de destilación funciona a través de una membrana porosa que separa el agua contaminada de la limpia. Además, necesita calentar el agua para evaporarla y separarla de los contaminantes.

Al acoplar la unidad de membranas al panel fotovoltaico, “se recicla el calor residual del panel y se utiliza en el sistema de purificación”, detalla el investigador.

De esta forma, el dispositivo, dicen los investigadores, proporciona una tasa de producción de agua limpia más alta que la mayoría de dispositivos existentes (del agua de mar), al mismo tiempo que mantiene la eficiencia de una célula solar comercial (más de 11 por ciento).

Este dispositivo compuesto puede reducir significativamente los costos de inversión de capital al compartir la misma tierra y el mismo sistema de montaje y, por lo tanto, representa una posibilidad potencial para transformar una planta de energía eléctrica, de un consumidor de agua, a productor de agua dulce.

Según Wang, el principal beneficio del hallazgo es la reducción de costes, ya que ambas tecnologías comparten terreno y sistema de montaje. No obstante, advierte que aún existen barreras de ingeniería y tecnológicas que deben superarse antes de adoptar el sistema a gran escala. “Prevemos que podría llevarnos varios años llegar hasta allí”, concluye.