Limpiar el agua, otra forma de aprovechar la energía solar

– Entre los proyectos del Laboratorio Nacional de Sistemas de Concentración Solar y Química Solar, ubicado el Instituto de Energías Renovables de la UNAM, se encuentra una planta fotocatalítica para el tratamiento de aguas residuales.

– Existen diferentes maneras de aprovechar la energía solar, una de ellas es la destoxificación solar, esta tecnología permite eliminar del agua algunos elementos contaminantes como pesticidas, detergentes, residuos de la industria farmacéutica e hidrocarburos.

Academia Mexicana de Ciencias

El proceso de destoxificación solar tiene como objetivo la degradación de contaminantes químicos disueltos en el agua, a partir de la interacción entre la radiación solar y las partículas de un material semiconductor, generalmente óxido de titanio (TiO2), mediante una reacción fotocatalítica.

El proceso de fotocatálisis implica conducir la luz solar, ya sea concentrada o directa, a través de un recipiente transparente hacia el agua, la cual tiene partículas catalíticas (capaces de incrementar la velocidad de reacción) que absorben la luz solar y usan esta energía para producir reacciones químicas que destruyen las moléculas contaminantes, explicó el doctor Alberto Arancibia Bulnes del Instituto de Energías Renovables de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

La cantidad de agua residual que se puede tratar por fotocatálisis depende del número de colectores solares que se instalen y en ocasiones se requiere un tratamiento previo a fin de eliminar residuos sólidos.

El proceso fotocatalítico es lento, por eso se recomienda utilizarlo en agua contaminada que no pueda ser tratada con otros métodos. En este sentido, el doctor Arancibia, miembro de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC), indicó que actualmente se buscan mejorar el proceso de fotocatálisis, los catalizadores y los reactores químicos solares.

Espejito, espejito

Uno de los factores que determinan el aprovechamiento de la luz o energía solar es la temperatura, el calentamiento de agua de uso doméstico requiere un nivel bajo de calor y no es necesario concentrar la energía solar. Sin embargo, cuando estamos interesados en temperaturas por arriba de los 100°C, para usos industriales, se debe concentrar.

El proceso fotocatalítico se recomienda para agua contaminada que no pueda ser tratada con otros métodos, explicó el doctor Alberto Arancibia Bulnes, miembro de la Academia Mexicana de Ciencias (Foto: UNAM).
El proceso fotocatalítico se recomienda para agua contaminada que no pueda ser tratada con otros métodos, explicó el doctor Alberto Arancibia Bulnes, miembro de la Academia Mexicana de Ciencias (Foto: UNAM).

La concentración de la luz solar, requiere de espejos que producen una zona de energía más densa y de mayor temperatura. Una de las tecnologías de concentración solar es la de disco paraloboidal que consta de un espejo curvo en forma de parábola o de esfera, cuando los rayos solares inciden sobre esta superficie con un ángulo adecuado, ésta tiene que estar apuntando a los rayos del sol, la luz  llega a esta superficie y se enfoca en la zona denominada como foco del espejo, en donde hay un  receptor que se calienta y del cual se puede extraer el calor de diferentes maneras para su aprovechamiento.

Una de ellas es la conversión de energía térmica a mecánica-eléctrica, empleando motores de ciclo Stirling y de ciclo Brayton. En estos motores se calienta gas que se expande y empuja un pistón conectado a un alternador eléctrico, éste se contrae al enfriase; el movimiento repetido de expansión y contracción da lugar a la generación de una corriente de energía eléctrica.

El Centro de Investigación en Energía que se ha transformado en el Instituto de Energías Renovables de la UNAM, tiene un Horno Solar de Alto Flujo Radiativo (HSAFR), que es un sistema capaz de alcanzar temperaturas cercanas a los 3 mil grados centígrados. Este horno es un proyecto del Laboratorio Nacional de Sistemas de Concentración Solar y Química Solar, financiado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), la UNAM y la Universidad de Sonora.

El HSAFR consta de un espejo concentrador en forma parabólica colocado dentro de un edificio, afuera se encuentra instalado un espejo plano móvil de nueve por nueve metros de área, a este espejo se le llama helióstato y su función es reflejar los rayos solares hacia el interior del edificio a través de una ventana, para que la energía solar  llegue al concentrador.

El concentrador capta y concentra la radiación solar directa, éste se ubica en una mesa para realizar experimentos que requieran luz solar concentrada. Otro componente del horno es el atenuador, una persiana ubicada en la ventana que permite controlar la cantidad de luz que entra en el edificio.

Los principales proyectos de investigación relacionados con el horno están enfocados en la producción de combustibles como el hidrógeno, usando la energía solar concentrada y mediante reacciones químicas se busca separar las moléculas del agua en sus componentes y obtener un hidrógeno de alta pureza, apuntó el investigador.