Desalinización del agua |
---|
Métodos |
|
El IBTS- Greenhouse es un proyecto de desarrollo urbano biotectural adecuado para desiertos cálidos y áridos . [1] [2] Fue parte de la estrategia egipcia para la forestación de tierras desérticas desde 2011 hasta la primavera de 2015, cuando cambios geopolíticos como el Estado Islámico de Irak y la provincia de Levante-Sinaí en Egipto obligaron a detener el proyecto. [3] El proyecto comenzó en la primavera de 2007 como un estudio académico sobre desarrollo urbano y ecologización del desierto . Fue desarrollado por N.Berdellé y D. Voelker como un proyecto privado hasta 2011. Posteriormente LivingDesert Group que incluye al Prof. Abdel Ghany El Gindy y el Dr. Mosaad Kotb del Laboratorio Central de Clima Agrícola en Egipto, Científico Forestal Hany El-Kateb , El agroecólogo Wil van Eijsden y el permaculturista Sepp Holzer fueron creados para presentar el proyecto terminado en Egipto. [4]
El invernadero IBTS, junto con el programa de forestación de tierras desérticas en Egipto, [5] [6] se convirtió en parte de las estrategias de reubicación. Estos juegan un papel crucial en Egipto, ya que la urbanización del delta del Nilo es un problema para el sector agrícola y debido a problemas de infraestructura como la congestión del tráfico en El Cairo. [7] [8] [9]
El IBTS se basa en una nueva calidad de integración de sistemas que incluye elementos arquitectónicos, tecnológicos y naturales. [10] Combina la producción de alimentos y la residencia, así como la desalinización de agua de mar o agua subterránea salobre . [11] Un proyecto de demostración de CAE utilizando condiciones meteorológicas, del suelo y económicas reales demostró su viabilidad en condiciones hiperáridas. La relevancia del IBTS es su metodología de desalación de agua con una eficiencia de 0.45kwh por metro cúbico de destilado. La desalinización, como una de las tecnologías clave más importantes del siglo XXI, se ha vuelto económica y ecológicamente viable para la agricultura, la silvicultura y la acuicultura a gran escala .
El edificio tiene sus raíces en la ingeniería de la construcción y la física de la construcción, en contraste con la producción de alimentos, como ocurre con la mayoría de los invernaderos. Es fundamentalmente diferente de los invernaderos de agua de mar . [12] Mucho más se diferencia por su desempeño ( ver más abajo ) en desalación. Sin excepción, las tecnologías alternativas de desalinización, los servicios públicos de aire a agua y los invernaderos de desalinización en prueba, requieren un múltiplo (hasta 200x) de la energía para la producción de agua dulce, como es el récord actual de eficiencia en la industria.
El significado del término Integración radica en la eficiencia que solo la integración de sistemas puede lograr. Es de especial importancia la imitación de los sistemas naturales, especialmente los ciclos cerrados . El establecimiento de ciclos de agua cerrados es el más crucial de todos, debido a la gravedad cada vez mayor de la crisis mundial del agua, especialmente en los climas cálidos del desierto .
La función de desalinización de la versión actual está destinada a climas cálidos porque requiere grandes cantidades de energía solar térmica. Ha resultado ser muy adecuado para mitigar el hundimiento de las capas freáticas en áreas agrícolas de la región MENA y más allá. En versiones futuras, el IBTS se puede implementar en climas fríos utilizando fuentes de energía de calor adicionales como la fusión compacta o pequeños reactores modulares .
Actuación
La energía de funcionamiento es de 0,45 kWh por metro cúbico de agua destilada en la versión a escala completa. [3] Este rendimiento es más de 10 veces menor que los récords establecidos por las plantas desaladoras en Dubai y Perth según cifras oficiales dadas por las respectivas autoridades. [13] El IBTS se basa en un concepto modular, con un tamaño de núcleo de 1 hectárea. Este es el tamaño mínimo para la construcción y para la autosuficiencia , pero los módulos arquitectónicos circulares se pueden construir de 10 hectáreas o más. Cada módulo se basa en submódulos que permiten el inicio inmediato de la operación y la generación de ganancias (como un sitio de reforestación que genera ganancias en sus primeras etapas). Se puede proporcionar la máxima eficiencia y plena capacidad con una superestructura de aproximadamente 100 módulos de tamaño. 10 km 2 tienen la capacidad de una desaladora industrial, lo que equivale a 0,5 millones de metros cúbicos de agua al día. Desde la primera versión del IBTS, la generación de agua atmosférica ha evolucionado a través de una serie de wikt: modelos higrotérmicos y ahora puede funcionar a 0,45 kwh / m 3 según el desarrollador. [14] El IBTS trabaja con procesos naturales en ciclos cerrados, alojados en un edificio. Por lo tanto, nunca choca con limitaciones naturales o físicas para el crecimiento como las que ya tiene la tecnología de desalinización en el Golfo Pérsico debido a la descarga de salmuera y al aumento de temperatura. [15] [16]
Energía primaria
Importante para comprender el rendimiento del IBTS es el hecho de que funciona con energía eléctrica y térmica producida a partir de energía eólica y energía solar concentrada , in situ (en un proceso patentado). Esto significa que el requerimiento de energía y el uso de energía primaria pueden considerarse iguales, lo que no es el caso de las plantas desaladoras comunes. [17]
Las plantas de desalinización habituales dependen de las centrales eléctricas que utilizan combustibles fósiles. Teniendo en cuenta la pérdida de energía durante la transformación de energía en la planta de energía, las plantas de desalinización comunes usan 2-3 veces más energía que la indicada en los datos de rendimiento habituales. Estos son factores comunes para las pérdidas por conversión de energía de los motores de combustión utilizados en la industria de la desalación.
Teniendo esto en cuenta, el IBTS utiliza menos del 5% del récord mundial de eficiencia actual, que aproximadamente 3,5kWh / m 3 más ca. 1.0kWh / m 3 para bombeo de agua de mar y otros factores no tomados en cuenta. Esto se multiplica por la eficiencia del uso de energía primaria. Juntos 9-14 kWh / m 3 . Ver energía primaria
La realidad económica detrás de estos números parece aún peor para las plantas de desalinización comunes (en las evaluaciones del ciclo de vida ) porque la pérdida de energía ocurre durante muchas etapas Upstream (industria del petróleo) , como la perforación , el transporte o la fabricación de las máquinas requeridas. Algo de esto no tiene que tenerse en cuenta para la energía solar, porque es gratuita e infinita. Relevante para la energía solar es sólo la "instalación de energía por unidad de inversión", no la eficiencia del uso de energía primaria.
El término de energía primaria debe combinarse con la calidad de la energía para una comprensión realista. La calidad de la energía en el contexto de la desalinización muestra una nueva imagen de la eficiencia general no solo del proceso físico de desalinización, sino también de la eficiencia económica general del IBTS que utiliza energía renovable patentada. [18]
Implicaciones económicas
Debido a la independencia de la energía primaria y los recursos materiales, la eficiencia de la producción de agua y el diseño modular y escalable, el IBTS Greenhouse es un modelo para una nueva economía que es sostenible. Un proyecto de infraestructura nacional estratégico como el IBTS permite una transición energética exitosa hacia una economía sostenible. Esto puede entenderse mediante una comparación del crecimiento del PIB, la generación de valores reales y un PIB ponderado.
Un ejemplo de los servicios de infraestructura del IBTS Greenhouse es la depuración de agua. Las aguas residuales se filtran al suelo y proporcionan agua y nutrientes para el crecimiento de los árboles. Esto no es tan fácil con los cultivos alimentarios por razones de higiene. Por lo tanto, el IBTS proporciona tratamiento de aguas residuales en países o áreas que carecen de plantas de tratamiento [19]
Otro impacto económico es que IBTS Greenhouse no está conduciendo por un camino sin salida como las tecnologías basadas en combustibles fósiles y producción centralizada que crearon "activos varados" según el analista económico líder Jeremy Rifkin . El IBTS Greenhouse es un concepto abierto compatible con la mayoría de las otras tecnologías y prácticas para la producción de agua, energía y alimentos. También está "preparado para el futuro" para tecnologías futuras como la energía nuclear de fusión compacta, el reactor de onda viajera o los reactores reproductores . Cuando estas fuentes de energía estén disponibles, se pueden conectar a la infraestructura IBTS existente y generar aún más agua dulce sin descarga de salmuera en los cuerpos de agua naturales y los problemas ambientales que los acompañan.
El proceso de fabricación del IBTS está diseñado para la automatización , que requiere más electricidad que las obras de construcción o los procesos de fabricación habituales. El diseño de esta plataforma también está preparado para el futuro para más energía disponible. Un ejemplo es el gran techo del IBTS, que debe observarse y limpiarse continuamente y renovarse varias veces durante el ciclo de vida del IBTS. Esto solo se puede hacer mediante bots especiales o drones en la escala para la que se desarrolló el IBTS como estrategia nacional de ecologización del desierto para recuperar y regenerar regiones enteras.
Ejemplos de otra biotectura
El ejemplo más famoso es Biosphere 2 , un proyecto de investigación y un sitio de demostración que integra áreas residenciales en un nuevo tipo de invernadero. Fue diseñado para ser autosuficiente, incluida la producción de alimentos en un contexto ecosistémico. Otro ejemplo de Biotecture, que es principalmente una casa residencial, es una nave terrestre . Las naves terrestres incorporan la purificación y la reutilización del agua en múltiples niveles.
Desde 2010 se han creado desarrollos urbanos etiquetados como Ciudades Forestales, basados en el IBTS y otros proyectos pioneros. The Gardens by the Bay, que utiliza todos los elementos de diseño centrales de TSPC Forest City de 2008, como árboles artificiales con edificios esféricos en la parte superior, es un ejemplo sobresaliente. La Ciudad Forestal de Liuzhou es uno de los muchos ejemplos de arquitectura verde, respectivamente desarrollos urbanos verdes de nuevas ciudades con muchas áreas verdes, incluidas las fachadas de los edificios.
Los esfuerzos internacionales para crear Ciudades Forestales son otro nivel de implicación. China está avanzando con la introducción de varios cientos de Ciudades Forestales designadas. [20] Uno de los últimos ejemplos es Shenzhen [21]
Ver también
- Ingeniería de Sistemas
- Ingeniería y gestión de sistemas terrestres
- Sistema de soporte vital - Sistemas naturales
- Sistema ecológico cerrado
- Gestión ambiental
- Ecología industrial
- Enfoque multidisciplinario
Referencias
- ^ H. El-Kateb (2012). "Programa nacional" (PDF) .
- ^ N.Berdellé (2011). "Repensar los paisajes" (PDF) .
- ^ a b F.Heinrich (18 de marzo de 2013). "5ª mesa redonda de agua" .
- ^ Grupo LivingDesert (2011). "Grupo LivingDesert" (PDF) .
- ^ H. El-Kateb (2014). "Silvicultura sostenible" .
- ^ H. El-Kateb (2015). "Forestación en el desierto" .
- ^ Hamza Hendawi (2019). "Inundaciones de El Cairo" .
- ^ John Irvine (2019). "Reubicación de El Cairo" .
- ^ Nicol-André Berdellé (2011). "Desalinización interior" .
- ^ H. El-Kateb (2012). "de las aguas residuales a la plantación" (PDF) .
- ^ N.Berdellé (2012). "Factor de integración" .
- ^ N.Berdellé (2012). "Recursos de mosaico de solución" .
- ^ desconocido (2018). "eficiencia de desalación" .
- ^ N.Berdellé (10 de julio de 2013). "Datos del proyecto Integrated Biotectural System" (PDF) .
- ^ "Estado de los arrecifes de coral del Golfo Pérsico y la región del Mar Arábigo"
- ^ Dr. Christophe-Tourenq, "Conservación de los arrecifes de coral en el golfo Pérsico"
- ^ N.Berdellé (2012). "La energía-agricultura conectan" .
- ^ S. Ahmadvand (2019). "Más allá de la eficiencia energética" .
- ^ A. Kassahun (2016). "Bosque de aguas residuales" .
- ^ Señor Wenfa Xiao, FAO (2016). "Ciudades forestales nacionales" (PDF) . pag. 4.
- ^ Zhang Qian (2018). "Ciudad forestal de Shenzhen" .
enlaces externos
- Sistemas de Invernadero con Desalación Integrada de Agua para Áreas Áridas basados en Energía Solar por M.Thameur. Chaibi
- Efectos de un módulo de desalación solar integrado en un techo de invernadero sobre la transmisión de luz y el crecimiento de cultivos por M.Thameur. Chaibi