www.futurenviro.es | Junio-Julio June-July 2022 30 Desalación | Desalination Próximos pasos: Fase 2 Una vez superada con éxito esta primera etapa por ambas empresas, las soluciones piloto se instalarán y probarán entre los meses de junio y diciembre del 2022 en las instalaciones experimentales del ITC pertenecientes a la Plataforma DESAL+ LIVING LAB (desalinationlab.com), Next steps: Phase 2 Once this first stage has been successfully completed by both companies, the pilot solutions will be installed and tested between June and December 2022 at ITC’s experimental facilities, which belong to the DESAL+ LIVING LAB Platform Tecnalia, el mayor centro de investigación aplicada y desarrollo tecnológico de España, ha sido contratado para el desarrollo y validación de una tecnología de desalación electroquímica avanzada, basada en el concepto de funcionamiento de una batería. Esta solución técnica tiene como principales ventajas una elevada eficiencia en desalación y un reducido consumo energético. Solución propuesta por Tecnalia: Tecnología energéticamente eficiente de desalación electroquímica de agua de mar Las tecnologías que aplican el concepto de funcionamiento de las baterías para extraer las sales de soluciones acuosas, se postulan como una opción energéticamente favorable para la desalación del agua frente a las tecnologías más empleadas en la actualidad, como la ósmosis inversa. Su funcionamiento como sistema electroquímico eficiente para remover los iones salinos del agua y la posibilidad de recuperar la energía generada durante el proceso de desalación, permite alcanzar valores teóricos de consumo energético muy interesantes. A diferencia de la ósmosis inversa, estas tecnologías no implican la necesidad de elevadas presiones de entrada del agua y, con ello, el requerimiento de bombas de presurización, conducciones y mecanismos de control es menos estricto en cuanto a especificaciones y diseño y con un coste más reducido. Adicionalmente, el porcentaje de agua recuperada tras el proceso de desalación puede ser de hasta el 80-90% del agua tratada (frente al 50% para la ósmosis inversa), reduciendo únicamente a un 10-20% la generación de salmuera. En el marco de la compra pública precomercial, Tecnalia está desarrollando y validando una tecnología de desalación por batería basada en un proceso electroquímico de oxidación y reducción secuencial de los electrodos (ciclo de carga-descarga) y el uso de una membrana conductora de iones. Los primeros resultados experimentales a nivel de celda de laboratorio obtenidos en la primera fase de esta licitación han mostrado que la solución técnica utilizada puede conseguir un consumo energético de desalación de agua de mar inferior a 1,5 kWh/m3 con la aplicación de recuperación de energía. A su vez, se han estudiado posibles configuraciones para el escalado de esta tecnología con el fin de avanzar en el análisis de su potencial aplicación industrial. El objetivo final de este proceso de CPP es el diseño y fabricación de un prototipo de sistema de desalación de agua de mar que será instalado y testeado en las instalaciones del ITC en Pozo Izquierdo, Gran Canaria. Este prototipo integrará un conjunto de celdas electroquímicas de desalación con una geometría y composición específicas de electrodos y componentes, cuya validación inicial de funcionamiento a nivel de laboratorio se ha realizado en la Fase 1 de la licitación. Un diseño específico de recuperación de energía para estas celdas permitirá reducir de forma significativa el consumo energético del sistema de desalación. Adicionalmente, se incluirá un sistema de control y comunicación de datos que permitirá operar el sistema bajo diferentes condiciones de proceso y obtener información precisa de su funcionamiento y de los valores de rendimiento y consumo energéticos conseguidos. Tecnalia, Spain’s largest applied research and technological development, has been awarded a contract to develop and validate an advanced electrochemical desalination technology based on the concept of battery functioning. The main advantages of this technical solution are high desalination efficiency and low energy consumption. Solution proposed by Tecnalia: Energy-efficient electrochemical seawater desalination technology Technologies that apply the concept of battery functioning to extract salts from aqueous solutions are postulated as a more energy-efficient alternative for water desalination than the most widely implemented current technologies, such as reverse osmosis. The fact that they operate as an efficient electrochemical system for removing sodium ions from water and the possibility of recovering the energy generated during the desalination process enables the achievement of theoretical energy consumption values of great interest. Unlike reverse osmosis, these technologies do not require high feed pressures. Therefore, the requirements for high-pressure pumps, piping and control mechanisms are less demanding in terms of specifications and design, with a consequent reduction in costs. Moreover, the percentage of water recovered after the desalination process can be as high as 80-90% of the feed water (compared to 50% for reverse osmosis), meaning that brine production is reduced to just 10-20%. Within the framework of pre-commercial procurement, Tecnalia is developing and validating a battery-driven desalination technology based on an electrochemical process with electrodes producing sequential oxidation and reduction (charge/discharge cycle) and the use of an ion-conducting membrane. The initial experimental results, obtained in the first phase of this PCP process using a cell at laboratory level, demonstrate that the technical solution implemented can achieve seawater desalination energy consumption of less than 1.5 kWh/m3 with the application of energy recovery. Possible configurations for scaling up this technology have also been studied for the purpose of analysing its potential for industrial application. The ultimate objective of this PCP process is to design and manufacture a prototype seawater desalination system that will be installed and tested at ITC’s facilities in Pozo Izquierdo, Gran Canaria. This prototype will feature electrochemical desalination cells with a specific geometry and composition of electrodes and components, with the initial validation of the operation of these cells at laboratory level having been carried out in Phase 1 of the PCP process. A specific energy recovery design for these cells will significantly reduce the energy consumption of the desalination system. In addition, a control and data communication system will be implemented to enable the solution to operate under different process conditions and to obtain precise information on its operation and the performance and energy consumption values achieved. Imagen 3. Ensayos con la celda de desalación | Image 3. Testing with the desalination cell
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