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  • La nueva tecnología de nanopartículas reduce el uso de agua, los costos de energía

    Con el fin de reducir las enormes cantidades de agua necesarias para operar los generadores de vapor en las grandes centrales eléctricas de los Estados Unidos, Los científicos han comenzado a buscar nuevas tecnologías que puedan mejorar su eficiencia y reducir la demanda de agua.

    Las plantas de energía nuclear y de carbón son algunas de las máquinas más sedientas del mundo. Las turbinas que giran dentro de ellas para generar electricidad requieren toneladas y toneladas de vapor, y toda esa agua tiene que venir de algún lado.

    Estudios recientes han estimado que aproximadamente dos quintas partes de las extracciones de agua dulce de la nación y el tres por ciento del consumo total de agua dulce se destinan al suministro de generadores de vapor en las grandes centrales eléctricas de los Estados Unidos. Para reducir las enormes cantidades de agua necesarias para operar estas plantas, Los científicos han comenzado a buscar nuevas tecnologías que puedan mejorar su eficiencia y reducir la demanda de agua.

    Como parte de un consorcio más grande en el que participan socios de varias empresas energéticas, universidades y agencias gubernamentales, Investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. están desarrollando una clase especial de nanopartículas que se derriten parcialmente cuando el vapor se evapora de las torres de enfriamiento de una planta. absorbiendo un porcentaje significativo del calor difundido en el sistema.

    Para operar, Las plantas eléctricas utilizan un ciclo que utiliza vapor de alta temperatura parcialmente condensado para hacer girar una gran turbina. Durante la generación, una cantidad significativa de este vapor se pierde debido a la evaporación. "En cada ciclo, hay una cantidad significativa de agua que no podemos recuperar, ”Dijo el científico de materiales de Argonne Dileep Singh, que está trabajando para desarrollar las nanopartículas especializadas.

    Las nanopartículas se basan en lo que se conoce como una configuración "núcleo-capa", en el que una capa exterior sólida protege una capa interior que puede derretirse por encima de cierta temperatura. Una vez dispersos en el suministro de agua de la planta, las nanopartículas son capaces de absorber calor durante el ciclo térmico. Después de derretirse parcialmente, las partículas viajan a la torre de enfriamiento donde se vuelven a solidificar. El sistema está cerrado y diseñado para garantizar que no se produzcan fugas de agua o vapor de la planta en el medio ambiente.

    A nivel molecular, Singh y sus colegas están especialmente preocupados por la superficie de las nanopartículas, ya que la química en el límite entre el metal y el agua determina cuánto calor pueden absorber las partículas. "Estamos experimentando con observar la unión entre las partículas y las moléculas de agua, ”Dijo.

    “Lo que realmente queremos saber es cuánto calor podemos absorber dada una cantidad constante de agua para enfriar el sistema, ”Añadió. "El crecimiento energético ambientalmente responsable implica preocuparse por cómo administra sus recursos hídricos".

    Las grandes cantidades de agua que se necesitan para operar estas instalaciones requerirán la producción en masa de las nanopartículas una vez que se desarrollen comercialmente. un hecho que podría complicar potencialmente el proceso de investigación y desarrollo, dijo el director asociado de la división de Argonne, Thomas Ewing. "Cuando comenzamos las pruebas de laboratorio, debemos tener en cuenta los costos y los problemas asociados con hacer que esto funcione en una planta de energía real en vivo, ”Dijo. "Hay muchas compensaciones a tener en cuenta".

    Según Ewing, Argonne está trabajando con el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica y otros socios para mover esta tecnología básica rápidamente a través de la línea de desarrollo. Los planes iniciales exigen que la demostración de la prueba de concepto comience este año y que el despliegue comercial a gran escala comience en cuatro años. "Es prácticamente inaudito que la industria busque implementar una nueva tecnología tan rápidamente, —Dijo Ewing. sin embargo, El consumo de agua es un problema importante que limita la expansión de la energía. Si queremos solucionar la crisis energética, tendremos que actuar con valentía ".


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