Aportaciones al proceso de desalinización mediante la recuperación energética entre módulos de desionización capacitiva

Abstract

Pese al avance de los sistemas de desalinizacion de baja presion utilizando metodos electroquimicos, los procesos basados en membranas-especialmente de oosmosis inversa-sigue dominando la obtencion de agua para consumo. Este trabajo se centra en varias aportaciones al proceso de desalinizacion mediante desionizacion capacitiva, con el objetivo de ofrecer una alternativa economicamente viable y energeticamente mas aficiente a los procesos actuales de desalinizacion. Uno de los efectos que provoca un bajo rendimiento en el proceso estudiado es la baja utilizacion de la energia generada en las distintas etapas del mismo. La capacidad acumulada en las celdas de desalinizacion es desechada. En este trabajo se introduce un nuevo concepto con varias etapas, en la que la energia se transfiere desde una etapa que se encuentra con energia acumulada a otra que comienza el proceso. De esta forma, ademas de aprovechar la energia acumulada se evitan pasos intermedios de acumulacion que introducirian nuevas perdidas. Por ejemplo, al utilizar baterias de condensadores o electroquimicas- se incluye un nuevo paso en la transferencia que penaliza la eficiencia. Al definir este nuevo proceso de desalinizacion se estudian las topologias de convertidores optimas para maximizar el rendimiento. Siempre teniendo en cuenta su uso en grandes volumenes, el coste y la sencillez de la celda tiene una importancia capital en el estudio del convertidor a utilizar. El proceso de transferencia de energia se realiza entre dos condensadores; esto determina un rango de variacion de tensiones tanto de la entrada como de la salida desde teoricamente cero hasta el maximo admisible por la celda electroquimica. Dada esta particularidad, tambien se estudian las mejores estrategias de control para conseguir los resultados mas satisfactorios. Por ultimo, se analiza la mejora de la instalacion industrial de desionizacion capacitiva introduciendo un metodo de obtencion de los electrodos de carbono bassado en serigrafia con capa gruesa. Este sistema permite producir electrodos aptos para el proceso a un coste mas reducido que con los metodos de deposicion de carbono habituales. Estos electrodos utilizan como base materiales de carbono de alta superficie mediante activacion quimica estudiados por el Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingenieria Metalurgica de la Universidad de Oviedo.