Un alambique solar destila agua con sustancias disueltas en ella aprovechando el calor del sol para evaporarla y enfriarla, recogiéndola y purificándola. Se utilizan en zonas donde no hay agua potable, de forma que se obtiene agua limpia a partir de agua sucia o de plantas exponiéndolas a la luz solar.
Los tipos de alambiques incluyen alambiques solares concentrados de gran escala y trampas de condensación . En un alambique solar, el agua impura se contiene fuera del colector, donde se evapora por la luz solar que brilla a través de un colector transparente. El vapor de agua pura se condensa en la superficie interior fría y gotea en un tanque.
La destilación reproduce el proceso natural de producción de lluvia: la energía del sol calienta el agua hasta el punto de evaporación. A medida que el agua se evapora, su vapor asciende y se vuelve a condensar en agua al enfriarse. Este proceso elimina las impurezas, como las sales y los metales pesados, y los organismos microbiológicos. El resultado es agua pura (potable).
Las trampas de condensación se han utilizado desde que los pueblos preincaicos habitaban los Andes .
En 1952, el ejército de los Estados Unidos desarrolló un destilador solar portátil para los pilotos varados en el océano. Constaba de una bola de plástico flotante inflable de 610 milímetros (24 pulgadas), con un tubo flexible en el costado. Una bolsa interior cuelga de los puntos de sujeción de la bolsa exterior. El agua de mar se vierte en la bolsa interior desde una abertura en el cuello de la bola. El agua dulce se extrae utilizando el tubo lateral. La producción oscilaba entre 1,4 litros (1,5 cuartos de galón estadounidenses) y 2,4 litros (2,5 cuartos de galón estadounidenses) de agua dulce por día. [1] Se incluyen alambiques similares en algunos kits de supervivencia de balsas salvavidas , aunque los desalinizadores manuales de ósmosis inversa los han reemplazado en su mayoría. [2]
Hoy en día, en el Ejército argentino se enseña un método para recolectar agua en trampas de humedad para que lo utilicen unidades especializadas que deben realizar patrullas prolongadas de más de una semana de duración en las zonas áridas fronterizas de los Andes.
Se coloca un colector en el fondo de un pozo. Se colocan ramas en forma vertical en el pozo. Las ramas son lo suficientemente largas como para extenderse sobre el borde del pozo y formar un embudo para dirigir el agua hacia el colector. Luego se construye una tapa sobre este embudo, utilizando más ramas, hojas, hierbas, etc. El agua se recoge cada mañana.
Este método se basa en la formación de rocío o escarcha en el recipiente, el embudo y la tapa. El rocío que se forma se acumula y se escurre por el exterior del embudo hasta el recipiente. Esta agua normalmente se evaporaría con el sol de la mañana y desaparecería, pero la tapa atrapa el agua que se evapora y aumenta la humedad dentro de la trampa, lo que reduce la cantidad de agua perdida. La sombra que produce la tapa también reduce la temperatura dentro de la trampa, lo que reduce aún más la tasa de pérdida de agua por evaporación.
Un alambique solar se puede construir con dos o cuatro piedras, una película de plástico o vidrio transparente , un peso central para hacer el embudo y un recipiente para el condensado. [3] Los mejores materiales mejoran la eficiencia. Una sola lámina de plástico puede reemplazar las ramas y las hojas. La mayor eficiencia surge porque el plástico es impermeable, lo que evita que se escape el vapor de agua. La lámina se fija al suelo por todos los lados con piedras o tierra. Poner un peso en el centro de la lámina forma el embudo. El condensado corre por él hacia el receptáculo. Un estudio de destilación en pozo descubrió que inclinar la tapa en un ángulo de 30 grados capturaba la mayor cantidad de agua. La profundidad óptima del agua era de unos 25 milímetros (1 pulgada). [4]
Durante la fotosíntesis, las plantas liberan agua a través de la transpiración . El agua se puede obtener envolviendo una rama de árbol con hojas en plástico transparente, [5] capturando el vapor de agua liberado por el árbol. [6] El plástico permite que la fotosíntesis continúe.
En un estudio de 2009, las variaciones en el ángulo del plástico y el aumento de la temperatura interna en comparación con la temperatura exterior mejoraron los volúmenes de salida.
A menos que se alivie, la presión de vapor alrededor de la rama puede aumentar tanto que las hojas ya no pueden transpirar, lo que requiere que el agua se elimine con frecuencia.
Otra opción es colocar dentro de la bolsa matas de hierba o arbustos pequeños. Las hojas deben reemplazarse a intervalos regulares, en particular si se arrancan.
La eficiencia es mayor cuando la bolsa recibe la máxima cantidad de luz solar. Las raíces blandas y pulposas producen la mayor cantidad de líquido con el menor esfuerzo.
El alambique solar de mecha es una caja de vidrio hermética al vapor con un techo en ángulo. [7] El agua se vierte desde arriba. Se calienta con la luz solar y se evapora. Se condensa en la parte inferior del vidrio y fluye hacia el tubo de conexión en la parte inferior. Las mechas separan el agua en bancos para aumentar la superficie. Cuantas más mechas, más calor llega al agua.
Para ayudar a absorber más calor, las mechas se pueden ennegrecer. El vidrio absorbe menos calor que el plástico a temperaturas más altas, aunque el vidrio no es tan flexible.
Una red de plástico puede atrapar el agua antes de que caiga en el recipiente y darle más tiempo para calentarse.
Al destilar salmuera u otra agua contaminada, agregar un tinte puede aumentar la cantidad de radiación solar absorbida.
Un dispositivo inverso utiliza la diferencia de temperatura entre el aire ambiente calentado por el sol y el dispositivo para condensar el vapor de agua ambiental. Uno de estos dispositivos produce agua sin energía externa. Tiene un cono invertido en la parte superior para desviar el calor ambiental en el aire y mantener la luz solar alejada de la superficie superior de la caja. Esta superficie es una lámina de vidrio recubierta con múltiples capas de un polímero y plata. [8]
Refleja la luz solar para reducir el calentamiento de la superficie. El calor residual que no se refleja se reemite en una longitud de onda específica ( infrarroja ) para que pase a través de la atmósfera hacia el espacio. La caja puede ser hasta 15 °C (27 °F) más fría que la temperatura ambiente. Eso estimula la condensación, que se acumula en el techo. Este techo está recubierto de un material superhidrofóbico , de modo que el condensado forma gotitas y cae en un colector. Un sistema de prueba produjo 4,6 ml (0,16 US fl oz) de agua por día, utilizando una superficie de 10 cm (3,9 pulgadas) o aproximadamente 1,3 L/m 2 (0,28 gal/ft 2) por día. [8]
Las trampas de condensación son fuentes que permiten ampliar o complementar las fuentes o suministros de agua existentes. Una trampa de 40 cm (16 pulgadas) de diámetro por 30 cm (12 pulgadas) de profundidad produce alrededor de 100 a 150 ml (3,4 a 5,1 onzas líquidas estadounidenses) por día.
Orinar en el pozo antes de agregar el receptáculo permite recuperar parte del contenido de agua de la orina.
Un alambique de pozo puede resultar demasiado ineficiente como alambique de supervivencia, debido a la energía y el agua que se requieren para su construcción. [9] En entornos desérticos, las necesidades de agua pueden superar los 3,8 litros (1 galón estadounidense) por día para una persona en reposo, mientras que la producción de alambiques puede promediar solo 240 mililitros (8 onzas líquidas estadounidenses). [9] [10] Pueden necesitarse varios días de recolección de agua para igualar el agua perdida durante la construcción. [10]
Los alambiques solares se utilizan en casos en los que el agua de lluvia, de cañerías o de pozo no es práctica, como en casas remotas o durante cortes de energía. [11] En áreas subtropicales objetivo de huracanes que pueden quedarse sin energía durante días, la destilación solar puede proporcionar una fuente alternativa de agua limpia.
Los sistemas de desalinización alimentados con energía solar se pueden instalar en lugares remotos donde hay poca o ninguna infraestructura o red eléctrica. La energía solar sigue siendo asequible, ecológica y se considera un método eficaz entre otras técnicas de destilación convencionales. Los destiladores solares son muy eficaces, especialmente para suministrar agua dulce a los habitantes de las islas, lo que los hace ideales para su uso en zonas rurales o países en desarrollo donde el acceso al agua potable es limitado. [12] [13]
Los pilotos varados en el océano han utilizado destiladores solares y los han incluido en los kits de emergencia de balsas salvavidas. [1]
El uso de una trampa de condensación para destilar la orina eliminará la urea y la sal, reciclando el agua del cuerpo. [14]
Los alambiques solares también se han utilizado para el tratamiento de aguas residuales municipales , [15] la deshidratación de lodos de depuradora [16] así como para la gestión de aguas residuales de almazaras. [17]