Adiós al aire acondicionado y a la sequía: el invento que enfría la casa y produce 5,5 litros de agua potable por hora
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Las reglas están para romperlas, se suele decir. En el ámbito científico, esto implica proponer soluciones insólitas a problemas complejos como el cambio climático, el coste de la energía y la escasez de agua. Aunque son problemas distintos, están estrechamente relacionados. Existen soluciones individuales, como sistemas de enfriamiento de edificios sin aire acondicionado, mejoras en el rendimiento de las placas solares o inventos para obtener agua potable a bajo coste. Sin embargo, también se pueden desarrollar sistemas integrales que aborden todos estos problemas simultáneamente.
Un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Tecnología B. R. Ambedkar de Jalandhar (India) ha ideado un sistema que produce agua dulce desalinizada, proporciona aire acondicionado y genera agua caliente sanitaria para edificios residenciales. Este hallazgo, detallado en la revista Energy Nexus, se basa en un ciclo de humidificación-deshumidificación y refrigeración por compresión de vapor, centralizado mediante una bomba de calor alimentada exclusivamente por energía fotovoltaica de paneles solares.
El sistema puede parecer complejo debido a sus muchos componentes, pero los cálculos son claros y las pruebas empíricas respaldan los resultados obtenidos a través de simulaciones por ordenador. "La planta también puede generar aire frío o caliente según la estación del año. La refrigeración del evaporador de la bomba de calor se utiliza para la deshumidificación final del aire", explican en el informe. Las cifras son impresionantes: el sistema puede producir hasta 5,5 litros de agua dulce por hora y un máximo de 6,8 kW de potencia de refrigeración.
Funcionamiento del sistema
Para poner en marcha su sistema, los investigadores indios desarrollaron un circuito que conecta una instalación fotovoltaica, una bomba de calor, ventiladores, precalentadores de aire, humidificadores, deshumidificadores, recalentadores de aire, calentadores solares de agua (SWH) y bombas de circulación de agua. El objetivo es aprovechar la radiación solar y las energías de refrigeración y calefacción para climatizar un espacio interior y desalar agua de mar simultáneamente.
"La central solar fotovoltaica suministra energía al ventilador, al compresor de vapor y a las bombas. Los condensadores de refrigeración por agua (bombas de calor) y los SWH suministran agua caliente a los humidificadores, precalentadores y sistemas de precalentamiento del aire", explican los investigadores. El único inconveniente es el uso del fluido R410A, un potente gas de efecto invernadero, aunque sus emisiones se compensan con la eficiencia del sistema, que produce aire frío y caliente, además de agua potable.
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El sistema utiliza el ciclo HDH-VCR. El HDH controla los niveles de humedad en el flujo de aire: primero lo humidifica y luego elimina la humedad sobrante. El VCR implica un refrigerante (R410A) que cambia de estado entre líquido y vapor, absorbiendo calor y enfriando el aire.
Para evaluar el potencial del sistema y su viabilidad, los científicos realizaron simulaciones teóricas y luego experimentos en condiciones reales. Comprobaron que el sistema podía generar entre 3,5 y 5,5 litros de agua dulce por hora (84-132 litros al día en funcionamiento continuo) y ofrecer entre 6 y 6,8 kW de efecto refrigerante, con un coeficiente de rendimiento energético (EPR) de 4,2 y un caudal de aire de 1.000 m3/h.
"La utilización de los efectos refrigerantes y de rechazo de calor de una bomba de calor mejora el coeficiente de rendimiento del sistema", sostienen los investigadores de Jalandhar, aunque se necesitan más estudios para demostrar la escalabilidad y el potencial comercial del sistema tanto para aplicaciones residenciales como industriales.
Inventos contra la sequía
La sequía es una preocupación creciente a medida que el cambio climático se acelera. Aunque recientes lluvias alivian la situación, la escasez de agua sigue amenazando el presente y futuro de países como España. Sin embargo, la tecnología puede ser un aliado poderoso. Ya hay productos en el mercado como un invento español que ahorra hasta un 70% de agua de riego o dispositivos que permiten gastar un 40% menos de agua en casa.
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Entre las investigaciones más prometedoras, destaca un estudio de la Universidad de Maryland (EEUU), que ha desarrollado una espuma compuesta de materiales naturales que puede absorber hasta el 670% de su peso en humedad atmosférica y liberar rápidamente el 95% en forma de agua potable con solo exponerse a la luz solar.
No son los únicos en esta búsqueda. La Universidad de Texas presentó un material capaz de generar hasta 6 litros de agua en el desierto con solo un kilogramo de gel, y la Universidad de Melbourne ideó una tecnología para aprovechar el agua del aire y producir hidrógeno verde en zonas con acceso limitado al agua y la electricidad.