{"id":132349,"date":"2014-11-03T15:57:45","date_gmt":"2014-11-03T14:57:45","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=132349"},"modified":"2014-11-03T15:58:28","modified_gmt":"2014-11-03T14:58:28","slug":"desionizacion-capacitiva-desde-la-idea-hasta-la-planta-piloto","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2014\/11\/03\/132349","title":{"rendered":"Desionizaci\u00f3n capacitiva, desde la idea hasta la planta piloto"},"content":{"rendered":"

Autora: Cleis Santos (Instituto IMDEA Energ\u00eda)<\/strong><\/p>\n

Teniendo en cuenta la escasez de agua dulce para consumo humano debido a la poca disponibilidad de la misma y al aumento de la demanda por el incremento en la poblaci\u00f3n y por las sequ\u00edas originadas por el cambio clim\u00e1tico, se hace necesario el desarrollo e implementaci\u00f3n de tecnolog\u00edas de desalinizaci\u00f3n de aguas m\u00e1s sostenibles tanto energ\u00e9ticamente como en t\u00e9rminos econ\u00f3micos. En este contexto, la Desionizaci\u00f3n Capacitiva (CDI) ha captado la atenci\u00f3n de la comunidad cient\u00edfica como una tecnolog\u00eda de desalinizaci\u00f3n emergente viable [1] [2]. <\/span><\/p>\n

Como se explica en un art\u00edculo publicado en noviembre de 2013 de este blog elaborado por Julio Jos\u00e9 Lado Garrido, la CDI es un tratamiento electroqu\u00edmico de agua basado en supercondensadores que permite la purificaci\u00f3n de aguas salinas mientras se almacena energ\u00eda de forma simult\u00e1nea. Mediante la polarizaci\u00f3n de los electrodos que componen el supercondensador se fuerza a los iones de la disoluci\u00f3n salina, que pasa a trav\u00e9s de ellos, a ser adsorbidos en la superficie de dichos electrodos (cationes hacia el electrodo negativo y aniones hacia el electrodo positivo) de esta forma se almacenar\u00eda energ\u00eda cargando el supercondensador y se retirar\u00edan iones del medio acuoso produciendo un agua con menor contenido salino.<\/span><\/p>\n

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Fig. 1. Esquema del proceso de Desionizaci\u00f3n Capacitiva (CDI). [3]<\/span><\/span><\/span><\/strong><\/p>\n

Para el desarrollo de dicha tecnolog\u00eda y su implementaci\u00f3n como un proceso de desalinizaci\u00f3n efectivo es necesario realizar un escalado \u00f3ptimo del sistema desde el laboratorio hasta la investigaci\u00f3n de la desalinizaci\u00f3n en planta piloto. <\/span><\/p>\n

Por lo tanto, el primer paso es establecer a escala de laboratorio una metodolog\u00eda de evaluaci\u00f3n electroqu\u00edmica de materiales para electrodos de CDI. Mediante el uso de peque\u00f1as celdas electroqu\u00edmicas de 1cm<\/span>2<\/span><\/sup><\/span> (celda Swagelok<\/span>\u00ae<\/span><\/sup>) se realizan ensayos de materiales activos (carbones activados, fibras de carbono, aerogeles de carb\u00f3n, etc) y colectores de corriente que conformar\u00e1n los electrodos. Sin embargo, en este tipo de celdas no se pueden obtener resultados en condiciones reales de operaci\u00f3n como por ejemplo bajo condiciones de circulaci\u00f3n de electrolito.<\/span><\/span><\/span><\/p>\n

Por ello, el siguiente paso es el estudio de materiales, con las mejores prestaciones obtenidas en 1cm<\/span>2<\/span><\/sup><\/span>, en celda de laboratorio de 10cm<\/span>2<\/span><\/sup>. En este peque\u00f1o reactor electroqu\u00edmico se corroboran los resultados obtenidos a peque\u00f1a escala, y se realizan los ensayos preliminares para evaluar las prestaciones del sistema ante cambios en las condiciones de operaci\u00f3n: caudal de circulaci\u00f3n del electrolito, cambio de l\u00edquidos entre la desionizaci\u00f3n y la regeneraci\u00f3n, ensayos a voltaje constante o a corriente constante, etc. En estos electrodos se incrementa la carga m\u00e1sica del carb\u00f3n activo al aumentar la superficie pero no es suficiente para detectar cambios de conductividad asociados a la retirada de iones.<\/span><\/span><\/p>\n

Para cuantificar la eliminaci\u00f3n de iones del agua, es necesario seguir escalando el sistema y realizar el montaje de un reactor de 20 celdas con electrodos de 300cm<\/span>2<\/span><\/sup><\/span>.En este reactor se pueden estudiar las variables del proceso y modos de operaci\u00f3n y obtener valores de eficiencias energ\u00e9ticas, consumos energ\u00e9ticos, caudales de agua tratada o ratios de eliminaci\u00f3n de iones. Por ejemplo, para un electrolito de entrada de 2800ppmNaCl y aplicando una densidad de corriente de carga de 0,7 A\/m<\/span>2<\/span><\/sup> se eliminar\u00edan entre 5-10g\/L tratando 15L\/d y consumiendo 0,8kW\/m<\/span>3<\/span><\/sup>, para estas concentraciones de NaCl (aguas salobres) la \u00f3smosis inversa tiene consumos entre 0,5-2,5kWh\/m<\/span>3<\/span><\/sup> lo que hace que la CDI pueda competir a estas concentraciones con la tecnolog\u00eda de desalinizaci\u00f3n m\u00e1s extendidas del mercado.<\/span><\/span><\/p>\n

Los estudios en planta piloto permiten obtener informaci\u00f3n sobre la optimizaci\u00f3n de los modos de operaci\u00f3n del sistema, el escalado del sistema, el coste de desalinizaci\u00f3n y la estabilidad y durabilidad de los electrodos [4]. <\/span><\/p>\n

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Fig. 2. Celda Swagelok<\/span>\u00ae<\/span><\/sup>, Celda de 10cm2, Reactor 20celdas.<\/span><\/span><\/span><\/strong><\/p>\n

Por \u00faltimo es importante la estimaci\u00f3n de las prestaciones de plantas industriales de desalinizaci\u00f3n basadas en CDI. Algunas de las conclusiones de estos estudios son que la CDI tiene una alta tasa de recuperaci\u00f3n de aguas, en torno al 90%, que ser\u00eda necesario aumentar el caudal m\u00e1sico de eliminaci\u00f3n de sales y adem\u00e1s reducir el consumo energ\u00e9tico a concentraciones elevadas (para concentraciones de aguas salobres la CDI ya tiene un coste econ\u00f3mico menor que el de la \u00f3smosis inversa: 0,11$\/m<\/span>3<\/span><\/sup><\/span> frente a 0,35$\/m<\/span>3 <\/span><\/sup>[4])<\/span><\/span><\/p>\n

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REFERENCIAS<\/span><\/p>\n

[1] World Water Council, Visi\u00f3n Mundial del agua \u2013 Resumen ejecutivo. Disponible en:www.worldwatercouncil.org\/fileadmin\/wwc\/Library\/Publications_and_reports\/Visions\/SpanishExSum.pdf<\/span><\/p>\n

[2] Chenoweth, J. (2010). Minimum Water Requirement for Social & Economic Development. Desalination, 229 (1-3): 245-256.<\/span><\/p>\n

[3] M.A. Anderson, A.L. Cudero, J. Palma, Capacitive Deionization as an Electrochemical Means of Saving Energy and Delivering Clean Water. Comparison to Present Desalination Practices: will it Compete? Electrochim. Acta 55 (12) (2010) 3845-3856.<\/span><\/p>\n

[4] F.A. AlMarzooqi, A.A. AlGhaferi, I. Saadat, N. Hilal, Application of Capacitive Deionization in Water desalination: A review, Desalination, 342, (2014) 3-15.<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autora: Cleis Santos (Instituto IMDEA Energ\u00eda) Teniendo en cuenta la escasez de agua dulce para consumo humano debido a la poca disponibilidad de la misma y al aumento de la demanda por el incremento en la poblaci\u00f3n y por las sequ\u00edas originadas por el cambio clim\u00e1tico, se hace necesario el desarrollo e implementaci\u00f3n de tecnolog\u00edas de desalinizaci\u00f3n de aguas m\u00e1s sostenibles tanto energ\u00e9ticamente como en t\u00e9rminos econ\u00f3micos. En este contexto, la Desionizaci\u00f3n Capacitiva (CDI) ha captado la atenci\u00f3n de la comunidad cient\u00edfica como una tecnolog\u00eda de desalinizaci\u00f3n emergente viable [1] [2]. Como se explica en un art\u00edculo publicado en noviembre\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[545,1784,543,547],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132349"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=132349"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132349\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":132356,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132349\/revisions\/132356"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=132349"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=132349"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=132349"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}