<\/p>\n
Estudios dedicados a evaluar la disponibilidad de recursos en diferentes \u00e1reas del planeta auguran que los problemas asociados con la escasez de agua, la sequ\u00eda y la contaminaci\u00f3n de los recursos h\u00eddricos cobrar\u00e1n mayor relevancia en las pr\u00f3ximas decadas [1<\/a>]. Estos problemas surgir\u00e1n, seg\u00fan algunas fuentes, incluso en regiones que actualmente se consideran ricas, en lo que se refiere a recursos h\u00eddricos [2<\/a>]. Si a esto a\u00f1adimos que, actualmente, 1.2 billones de personas no tienen acceso a agua potable, 2.6 billones no tienen acceso a redes de saneamiento y millones de personas mueren anualmente, entre ellas 3900 ni\u00f1os al d\u00eda, debido a enfermedades contra\u00eddas por el consumo de agua contaminada o a la falta de redes de saneamiento, la b\u00fasqueda de soluciones se convierte en un reto de una escala considerable [3<\/a>]. Diferentes actuaciones y tratamientos est\u00e1n siendo desarrollados con el fin de mejorar tanto la disponibilidad de recursos h\u00eddricos como la calidad de de los mismos. Entre ellas, podemos incluir la implementaci\u00f3n de herramientas de gesti\u00f3n como los analisis de agua virtual [4<\/a>] o huella h\u00eddrica [5<\/a>]; las pol\u00edticas incentivadoras dedicadas a promover el uso responsable de los recursos [6<\/a>] o la b\u00fasqueda y desarrollo de tecnolog\u00edas de tratamiento de agua donde se ahonde en la sostenibilidad y en la eficiencia energ\u00e9tica [7<\/a>]. En estos \u00faltimos a\u00f1os, este \u00faltimo aspecto ha alcanzado una gran relevancia dentro de la comunidad cient\u00edfica, desarroll\u00e1ndose numerosos estudios englobados dentro de lo que se ha denominado el \u201cNexo Agua-Energ\u00eda\u201d [8<\/a>].<\/p>\n De acuerdo con las necesidades anteriormente planteadas, investigaciones recientes han dedicado amplios esfuerzos al estudio de nuevos materiales (zeolitas, nanotubos de carbonos, derivados del grafeno\u2026 [9<\/a>]) aplicables a tecnolog\u00edas emergentes en tratamientos de agua como la \u00f3smosis directa [10<\/a>], la desalaci\u00f3n mediante celdas microbianas [11<\/a>], o la desionizaci\u00f3n capacitiva (CDI) [12<\/a>].<\/p>\n <\/p>\n La Desionizaci\u00f3n Capacitiva, una tecnolog\u00eda emergente. <\/em><\/strong><\/p>\n La desionizaci\u00f3n capacitiva se presenta como una tecnolog\u00eda capaz de eliminar los iones presentes en el agua mediante la aplicaci\u00f3n de una diferencia de potencial o una corriente constante entre dos electrodos inmersos en una disoluci\u00f3n a tratar. Cuando el proceso de eliminaci\u00f3n ha concluido, los electrodos, parcial o totalmente saturados por los iones adsorbidos, son regenerados cortocircuitando la celda o aplicando un voltaje de signo contrario al aplicado en la etapa inicial [13<\/a>]. De esta forma, los iones previamente adsorbidos sufren un proceso de desorci\u00f3n siendo arrastrados mediante el uso una disoluci\u00f3n lavado. Una de los aspectos m\u00e1s atractivos de esta tecnolog\u00eda consiste en que el proceso de eliminaci\u00f3n y regeneraci\u00f3n resulta similar a las etapas de carga\/descarga de los condensadores electroqu\u00edmicos de doble capa. As\u00ed pues, la desionizaci\u00f3n capacitiva es capaz de reducir la concentraci\u00f3n de sales de una disoluci\u00f3n y almacenar energ\u00eda de forma simult\u00e1nea en la fase de eliminaci\u00f3n [14<\/a>]. La energ\u00eda almacenada es f\u00e1cilmente liberada mediante la descarga del reactor de desionizaci\u00f3n en la fase de regeneraci\u00f3n de los electrodos permitiendo, tal y como ha sido recientemente probado por investigadores de la Universidad de Oviedo [15<\/a>], operar los sistemas de CDI de forma paralela. Este modo de operaci\u00f3n consiste en que, una vez llevada a cabo la etapa de eliminaci\u00f3n en uno de los reactores, la energ\u00eda almacenada es utilizada para llevar a cabo la fase de desionizaci\u00f3n de una segunda celda. Al proceder de esta manera, se podr\u00eda reducir considerablemente el consumo de energ\u00eda del proceso haci\u00e9ndolo competitivo frente a las tecnolog\u00edas de desalaci\u00f3n existentes. En esta direcci\u00f3n, han sido publicados diferentes estudios en los que colaboran los institutos IMDEA de la Comunidad de Madrid (Imdea Agua y Energ\u00eda) donde se ha mostrado, por un lado, la forma de evaluar la potencial recuperaci\u00f3n de energ\u00eda, y por otro, las variables electroqu\u00edmicas que influyen en los procesos de carga y descarga del reactor en condiciones reales [14<\/a>, 16<\/a>].<\/p>\n Aplicaciones de la CDI <\/em><\/strong><\/p>\n Entre las aplicaciones sobre las que se han realizado estudios de investigaci\u00f3n cabe citar: la desalaci\u00f3n de aguas salobres [17<\/a>] y de mar (menos estudiada) [18<\/a>], el ablandamiento de agua [19<\/a>], la producci\u00f3n de agua ultrapura [20<\/a>], la eliminaci\u00f3n de contaminantes espec\u00edficos como, metales pesados [21<\/a>], nitratos [22<\/a>] o boro [23<\/a>], o la recuperaci\u00f3n de agua a partir de las salmueras producidas en plantas de \u00f3smosis inversa (RO) [24<\/a>]. Dentro de estas aplicaciones, el tratamiento de aguas salobres (concentraciones salina < 5 g\/L), es probablemente la aplicaci\u00f3n que m\u00e1s inter\u00e9s haya atra\u00eddo. En este sentido investigadores holandeses demostraron recientemente la viabilidad del uso de CDI frente a la RO en t\u00e9rminos energ\u00e9ticos cuando la concentraci\u00f3n de sales es menor de 3 g\/L [25<\/a>]. Otra de las potenciales \u00e1reas de aplicaci\u00f3n de la CDI consiste en la reducci\u00f3n de la concentraci\u00f3n de calcio y magnesio en aguas (\u201cwater softening\u201d). Aguas con altas concentraciones de estos iones (junto con hierro y manganeso en menor concentraci\u00f3n) pueden conducir a serios problemas de dep\u00f3sitos o incrustaciones (scaling), especialmente en procesos realizados a elevada de temperatura, como intercambiadores de calor o calderas de alta presi\u00f3n [26<\/a>]. Centrados en este problem\u00e1tica, el grupo del ECT Program de la Universidad de Wisconsin junto con investigadores de Imdea Agua e Imdea Energ\u00eda han publicado distintos trabajos [27-29<\/a>] en los que se emplearon celdas asim\u00e9tricas de CDI (electrodos de carb\u00f3n recubiertos con distintos \u00f3xidos met\u00e1licos). Mediante estas celdas fue evaluado el efecto de distintos par\u00e1metros como la concentraci\u00f3n de entrada o el voltaje aplicado en aspectos como la capacidad de electroadsorci\u00f3n, los mecanismos de adsorci\u00f3n, las cin\u00e9ticas del proceso o la aparici\u00f3n de posibles reacciones faradaicas (oxidaci\u00f3n del carb\u00f3n, reacciones redox relacionadas con los cloruros\u2026). Los trabajos realizados probaron el potencial de la aplicaci\u00f3n de la tecnolog\u00eda de CDI empleando celdas asim\u00e9tricas como m\u00e9todo para reducir la dureza del agua desde niveles de \u201cagua muy dura\u201d \u00a0(>180 CaCO3<\/sub> mg\/L) hasta niveles de \u201cagua blanda\u201d (< 60 CaCO3<\/sub> mg\/L) (Fig. 3). A las buenas prestaciones de la CDI podemos a\u00f1adir otras ventajas como el hecho de operar a baja presi\u00f3n, en contraste con la RO, el coste relativamente bajo de los electrodos (generalmente materiales carbon\u00e1ceos) comparados con las membranas, la ventaja de que no sea necesario a\u00f1adir ning\u00fan otro tipo de compuestos qu\u00edmicos durante el tratamiento o la capacidad de emplear el voltaje como forma de modificar la composici\u00f3n del caudal de salida. Todas estas ventajas junto a la versatilidad de esta tecnolog\u00eda convierten a la desionizaci\u00f3n capacitiva en un serio aspirante a competir con otras tecnolog\u00edas en el mundo de la desalaci\u00f3n y el ablandamiento de aguas.<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2013\/11\/Fig1_IMDEA1_Nov2.jpg\" "\\"Fig1_IMDEA1_Nov\\"")
<\/a>Figura 1<\/strong>. Esquema del proceso de Desionizaci\u00f3n Capacitiva (CDI). Imagen modificada a partir de Anderson et al. (2010)[12<\/a>].<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2013\/11\/Fig2_IMDEA_nov3.jpg\" "\\"Fig2_IMDEA_nov\\"")
<\/a>Fig 2.<\/strong> N\u00famero de art\u00edculos publicados (A) y citaciones (B) en el \u00e1rea de la desionizaci\u00f3n capacitiva en los \u00faltimos 8 a\u00f1os.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2013\/11\/Fig3_IMDEA_nov1.jpg\" "\\"Fig3_IMDEA_nov\\"")
<\/a>Fig 3.<\/strong> Reducci\u00f3n de la dureza de disoluciones con distintas concentraciones iniciales mediante el uso de celdas asim\u00e9tricas CDI. Las cifras situadas en la parte superior de las columnas representan el \u00edndice de eliminaci\u00f3n para cada grupo de experimentos.<\/p>\n