DESALINIZACION SOLAR Y EL MITO DE LA ESCASEZ TECNOLOGIA DE BAJO COSTE PARA REBATIR LA CRISIS HIDRICA

INTRODUCCIÓN

Desalinización solar y el mito de la escasez: cuando la energía gratuita del sol desafía la narrativa del agua imposible

Vivimos en un siglo donde la escasez hídrica se ha convertido en un dogma: se repite que “no hay agua”, que el planeta se seca, que la crisis es inevitable. Sin embargo, la Tierra contiene 1.386 millones de km³ de agua, y el mar —ese gigantesco reservorio— es un recurso prácticamente ilimitado. El problema no es la escasez física, sino la capacidad tecnológica, económica y territorial de convertir ese inmenso océano en agua dulce donde y cuando se necesita. La crisis hídrica no es la crisis del agua; es la crisis de la distribución, del coste energético y del acceso desigual.

En este contexto, la desalinización solar emerge como un símbolo potente: una tecnología antigua, humilde y de baja densidad energética, pero profundamente democrática. No compite con las macroplantas de ósmosis inversa; se dirige a otro mundo: comunidades pequeñas, pueblos costeros sin infraestructura, asentamientos dispersos donde el camión cisterna es la única opción. Allí, donde la red eléctrica es escasa y la pobreza energética es la norma, el sol sí puede ser un mecanismo de liberación.

Y, sin embargo, también es un terreno sembrado de malentendidos: se promete “agua infinita con energía solar” sin comprender los límites termodinámicos; se idealizan diseños artesanales que producen solo litros; se olvida que la baja densidad de flujo solar es una condición física insuperable. Este artículo no repite mitos: los revisa con rigor, con física, ingeniería y análisis territorial. La desalinización solar no es la panacea global, pero sí puede ser revolucionaria en nichos donde la infraestructura industrial jamás llegará.

Para dar claridad a esta tensión entre límite físico y posibilidad social, el artículo se estructura en seis partes, cada una abordando una dimensión esencial:

1. Fundamentos termodinámicos y límites de eficiencia:

Por qué la desalinización solar es inherentemente de baja densidad energética y qué significa esto en comparación con la ósmosis inversa moderna.

2. Ingeniería de sistemas solares pasivos:

Diseño conceptual de un prototipo para una comunidad costera aislada, con cálculo de áreas, materiales y viabilidad económica real.

 3. Química de la salmuera e incrustación:

El desafío químico oculto que limita la sostenibilidad del sistema, y cómo mitigarlo mediante pretratamientos simples y mantenimiento no tóxico.

4. Integración con energías renovables:

Evaluación técnico-económica de un sistema híbrido PV–Ósmosis Inversa para pequeña escala, capaz de superar los límites físicos de la destilación solar directa.

5. El mito de la escasez:

Análisis geoespacial, económico y político de dónde la desalinización solar sí tiene sentido, y por qué la verdadera crisis no es de agua sino de distribución y desigualdad territorial.

6. Innovación en materiales para captación atmosférica (AWG):

Exploración del límite más radical: obtener agua del aire mediante MOFs e hidrogeles, tecnologías de futuro para regiones sin acceso al mar ni acuíferos.

En conjunto, estas seis partes demuestran que la narrativa de la escasez es incompleta: lo que escasea no es el agua, sino la capacidad de transformarla y distribuirla sin depender de infraestructura costosa.
La desalinización solar, pese a sus límites físicos, abre un horizonte descentralizado donde comunidades aisladas pueden acceder al agua sin esperar megaproyectos, sin deuda energética, sin dependencia geopolítica.

Es un recordatorio de que, incluso en un mundo desigual, el sol sigue siendo el recurso más democrático.

1. Fundamentos Termodinámicos y Límites de Eficiencia: por qué la desalinización solar es inherentemente de baja densidad energética

La desalinización, en su esencia más pura, es un problema termodinámico: separar agua y sal requiere energía, y la naturaleza dicta un mínimo teórico que ningún sistema —ni el más perfecto— puede violar.
Todo lo demás son pérdidas, irreversibilidades, materiales imperfectos y flujos solares que, aunque gratuitos, son débiles en densidad.
Esta primera parte desmonta el corazón del mito: el sol puede desalinizar, sí, pero no puede hacerlo con la intensidad que exige el consumo humano moderno sin ocupar grandes superficies y aceptar bajas productividades.

Vamos paso a paso, con precisión física y claridad híbrida.

 

 

1. La energía mínima teórica para desalinizar 1 m³ de agua de mar

El trabajo reversible para separar agua de mar (≈35 g/L de sal) a 25 °C está dado por la energía libre de Gibbs de mezcla. Su valor aproximado:

≈ 3.8 kJ/mol de sal → ~1.06 kWh/m³ de agua dulce producida

Este es el límite absoluto, el mejor universo imaginable:
sin pérdidas, sin calor disipado, sin irreversibilidades, sin materiales reales.

Comparación con tecnologías reales:

Tecnología	Energía real típica	Relación con el límite teórico
Ósmosis Inversa moderna (OI)	3–4 kWh/m³	~3–4× el límite
Destilador solar simple	500–800 kWh/m³	~500× el límite
Destilador solar avanzado (multietapa)	80–120 kWh/m³	~80× el límite

La OI está extraordinariamente cerca del límite físico.
La destilación solar está varios órdenes de magnitud lejos —y siempre lo estará— porque la energía solar llega muy diluida en comparación con la potencia eléctrica comprimida que mueve las bombas de OI.

2. ¿Por qué la destilación solar es tan ineficiente?

Las irreversibilidades que no se pueden eliminar

Un destilador solar típico funciona como un mini-invernadero: el sol calienta el agua, ésta se evapora y se condensa en una superficie fría inclinada.
En este proceso intervienen múltiples pérdidas:

a) Absorción incompleta de radiación solar

Aunque la radiación incidente es ~1 kW/m² al mediodía, la superficie absorbente no la captura toda:

• reflejos en el cristal: 10–15%
• pérdidas por dispersión: 2–5%
• absorción insuficiente por materiales baratos: hasta 20%

b) Pérdidas por convección y radiación del cristal

El cristal o policarbonato del destilador:

• se calienta y radia energía al ambiente,
• genera corrientes convectivas que enfrían la superficie.

Esto se lleva 30–40% de la energía incidente.

c) Calor sensible del agua y de la estructura

Cada día, parte de la energía disponible se va en:

• calentar el agua salina,
• elevar la temperatura de la estructura,
• calentar la salmuera restante.

d) Baja diferencia de temperatura

La destilación funciona por gradiente térmico.
Pero en un destilador solar, este gradiente es:

• débil (10–20 °C),
• dependiente del clima,
• variable según tapa, vientos, sombra, humedad.

Consecuencia: la tasa de evaporación es pequeña por unidad de potencia incidente.

Resultado global:

Un destilador solar simple aprovecha:

<30% de la energía solar que recibe (a veces <20%)

Esto es estructural, no accidental.

3. ¿Puede la mejora de materiales salvar la destilación solar?

La respuesta física es: solo marginalmente

Se pueden introducir:

• recubrimientos selectivos espectralmente,
• vidrios antirreflectantes,
• aislantes de corcho, aerogel o lana mineral,
• absorbedores de aluminio negro selectivo,
• estructuras multicapa tipo “staged solar stills”.

Estas mejoras pueden duplicar o triplicar el rendimiento, pero no pueden superar el límite más restrictivo:

 

El flujo solar máximo es 1 kW/m² —no 20, ni 50, ni 300.

Aunque una superficie captara el 100% de la radiación solar (lo cual es imposible), solo podría evaporar unos 8–10 L/m²/día.
La mayoría de diseños reales producen:

• 2–3 L/m²/día (comunes)
• 5–6 L/m²/día (muy optimizados)
• 8 L/m²/día (límites prácticos con materiales caros)

Para abastecer una familia de 4 personas (80 L/día), se necesitaría:

≈ 15–40 m² de colectores solares pasivos

Eso es mucho para un patio, pero poco para una comunidad rural.

4. Conclusión de esta parte

La destilación solar no es una tecnología “ineficiente por mala ingeniería”, sino por leyes físicas fundamentales:

• el límite termodinámico es bajo,
• la densidad del flujo solar es baja,
• las irreversibilidades son grandes,
• el gradiente térmico es insuficiente,
• la escala de productividad es pequeña.

Pero —y aquí está la clave—
eso no la invalida, porque su función no es competir con la OI industrial, sino permitir agua potable descentralizada en lugares donde la electricidad, los repuestos y la infraestructura no existen.

Una tecnología humilde, pero profundamente democratizadora.

2. Ingeniería de Sistemas de Destilación Solar: diseño de un prototipo para una comunidad costera aislada

Si la primera parte establecía el marco físico —la baja densidad energética del sol como límite estructural— esta segunda parte traduce ese marco en ingeniería real, aplicada, austera y viable para comunidades que viven lejos de redes eléctricas, carreteras o infraestructuras estatales.
Aquí no buscamos milagros tecnológicos, sino soluciones robustas, mantenibles y de bajo coste, capaces de transformar la vida de pequeñas poblaciones costeras aisladas.

El objetivo: abastecer agua potable a 50 habitantes, con un consumo mínimo de 20 L/persona/día.
Total: 1.000 L/día = 1 m³/día.

Trabajamos con:

• insolación media: 5 kWh/m²/día
• productividad típica: 3 L/m²/día en sistemas pasivos
• tecnología: destilación solar por invernadero, sin bombas

1. Dimensionamiento del área total de colectores

Productividad esperada: 3 L/m²/día

Para producir 1.000 L/día, necesitamos:

[\text{Área} = \frac{1000\ \text{L/día}}{3\ \text{L/m²/día}} = 333,3\ \text{m²}]

Redondeamos a:

≈ 350 m² de destiladores solares pasivos

Esto puede distribuirse en:

• 10 módulos de 35 m²
• 20 módulos de 17,5 m²
• 35 módulos de 10 m²

La modularidad facilita:

• mantenimiento,
• reposición de piezas,
• continuidad del suministro ante fallos parciales.

Superficie necesaria para instalación

Una parcela de:

• 20 × 20 m = 400 m²
  o
• 15 × 25 m = 375 m²

es suficiente.
Esto es totalmente razonable para una comunidad costera.

2. Tanque de almacenamiento de salmuera concentrada

Los destiladores solares operan con:

• recuperación típica: 30–50%
  (Porque el agua se evapora lentamente y la salmuera no puede concentrarse demasiado sin incrustar todo el sistema)

Si producimos 1 m³/día de agua dulce con:

• 40% de recuperación

entonces:

• Agua de mar alimentada: 2,5 m³/día
• Salmuera generada: 1,5 m³/día

Tanque recomendado para operación estable:

• Volumen mínimo = 3 días de operación = 4,5–5 m³
• Volumen ideal = 8–10 m³

La salmuera concentrada debe almacenarse temporalmente para evitar verter continuamente al litoral y causar impactos locales.

3. Disposición final de la salmuera: alternativas de bajo impacto

Opción A: Cristalización solar en lechos de evaporación

• Lechos someros forrados con geomembrana.
• Produce sal sólida que puede retirarse una vez por semana.
• Costo muy bajo.
• Impacto ambiental mínimo si se evita que el líquido residual regrese al mar.

Opción B: Mezcla controlada con corrientes oceánicas abiertas

Solo cuando:

• hay alta dispersión,
• no hay ecosistemas sensibles,
• se dispone de tuberías cortas hacia aguas abiertas.

Opción C: Aprovechamiento para curtiembres, conservación de pescados o agricultura salina

Depende de cultura local.
No es universal, pero sí viable en comunidades pesqueras tradicionales.

4. Selección de materiales de bajo costo y alta durabilidad

El objetivo es que cualquier miembro de la comunidad pueda reparar el sistema sin depender de piezas importadas.

a) Cubierta transparente

Material	Ventajas	Desventajas	Veredicto
Vidrio	Duradero, resistente a UV, buena transmisión	Pesado, frágil, más caro	Ideal para sistemas fijos
Policarbonato	Ligero, fácil de manipular, barato	Se degrada con el sol, pierde transparencia	Apto en diseños modulares

Recomendación:

• Vidrio para módulos grandes
• Policarbonato para módulos pequeños reparables

b) Absorbedor

Opción	Uso	Ventajas
Pintura negra selectiva sobre chapa de acero o aluminio	Estándar	Muy barato, fácil de renovar
Lámina metálica negra microtexturada	Avanzado	Mejora absorción, pero más caro

Recomendación: chapa metálica pintada → duradera y económica.

c) Aislante

Material	Ventajas	Comentarios
Corcho	Excelente aislante, natural	Puede absorber agua, necesita protección
Fibra de coco	Local, biodegradable	Rendimiento térmico decente
Lana mineral (si se consigue)	Superior	Normalmente más cara

Recomendación:
corcho o fibra de coco → local, barato, sostenible.

d) Canales de recolección

• PVC: económico, duradero, fácil de reemplazar.
• Cerámica vitrificada: ideal donde el PVC es caro o escaso.

Veredicto: PVC si está disponible; cerámica si no.

5. Sistema híbrido con fotovoltaica sobrante

La comunidad probablemente tiene:

• iluminación solar,
• algunos paneles PV subutilizados durante el día.

Podemos usar ese excedente para mover una microbomba de circulación de:

• 20–40 W (muy poco consumo)

Esto permitiría:

• renovar el agua en contacto con el absorbedor,
• reducir la capa límite térmica,
• aumentar la evaporación un 20–40%.

Beneficio económico

• Microbomba: 20–40 €
• Controlador PWM: 10–20 €
• Incremento de producción: 200–300 L/día adicionales en toda la red

Esto puede reducir el área necesaria de colectores de:

350 m² → 250–280 m²

6. Comparación económica con traer agua en camión cisterna

Costo típico del camión cisterna:

10–20 €/m³ (más en regiones aisladas)

Costo estimado del sistema solar pasivo:

• Inversión inicial: 8.000–15.000 €
• Vida útil: 15–20 años
• Costo operativo: ~1 €/día (limpieza, mantenimiento)

Costo nivelado del agua (LCOW):

≈ 1–2 €/m³

Resultado:
La destilación solar pasiva es entre 10 y 20 veces más barata que el camión cisterna para una comunidad aislada.

Eje profundo de esta parte

Un sistema así no es espectacular ni futurista.
Es humilde, modular, reparable y comunitario.
Pero precisamente por eso tiene poder: empodera a quienes están fuera del sistema, a quienes no pueden esperar que llegue la tubería estatal o la macroplanta industrial.

Es la ingeniería de lo suficiente.
La ingeniería que democratiza el agua.

3. La Química de la Salmuera y la Incrustación: el desafío oculto de la desalinización solar sostenible

Si la energía es el límite físico de la desalinización solar, la química es su límite operativo.
La salmuera concentrada es un fluido vivo: cambia, precipita, incrusta, corroe y devora lentamente los sistemas si no se gestiona con inteligencia.
En una destiladora solar pasiva —sin bombas, sin altos gradientes, sin controles sofisticados— mantener bajo control la precipitación de sales es tan importante como captar la energía del sol.

Esta parte aborda el problema con precisión geológica y química:
qué precipita, cuándo, por qué y cómo evitar que destruya el sistema.

1. ¿Qué sales precipitan primero al concentrar agua de mar?

Termodinámica de la salmuera concentrada

El agua de mar típica contiene (aprox.):

• Na⁺ / Cl⁻ → 85%
• Mg²⁺ / SO₄²⁻ → 10%
• Ca²⁺ / K⁺ / HCO₃⁻ / trazas → 5%

Cuando el agua se evapora en la destiladora solar, la salmuera aumenta su concentración. La pregunta clave es: ¿qué sales se saturan primero?

Secuencia estándar de precipitación al alcanzar ~70% de recuperación

1. CaCO₃ (carbonato cálcico) → precipita primero

• Su solubilidad disminuye al aumentar temperatura.
• Se precipita incluso con cambios pequeños de pH.
• Forma incrustaciones duras (calcita/aragonito).

Por eso es la principal causa de ensuciamiento inicial.

2. CaSO₄·2H₂O (yeso/dihidrato)

• Menos dependiente del pH.
• Se vuelve crítico cuando la salmuera supera ~2–3× concentración original.
• Se endurece a baja velocidad pero forma capas compactas difíciles de remover.

3. NaCl (halita) → precipita cuando la salmuera está muy concentrada

• Necesita concentraciones extremas (sobre 6× la del agua de mar).
• No es la primera sal en precipitar.
• Su precipitado es granular, relativamente fácil de retirar.

Conclusión:
En un destilador solar que opera al 40–50% de recuperación, CaCO₃ y yeso son los verdaderos enemigos.

2. Estrategias de pretratamiento químico de bajo costo

Los sistemas pobres o aislados no pueden depender de químicos caros o equipos sofisticados.
Aquí se proponen dos métodos robustos, reproducibles y extremadamente baratos:

a) Precipitación alcalina (con cal, Ca(OH)₂)

Se añade una pequeña dosis de cal al agua de mar inicial.

Efectos:

• Aumenta pH → favorece la precipitación temprana de CaCO₃ antes del destilador.
• Reduce dureza y alcalinidad.
• Disminuye la probabilidad de incrustación interna.

Costo-beneficio:

• Muy barato: 20–40 €/tonelada de cal.
• Requiere sedimentación simple.
• Reduce incrustación del sistema entre un 30 y 50%.

 

b) Intercambio iónico natural con zeolitas locales

Las zeolitas naturales (abundantes en zonas volcánicas) intercambian:

• Ca²⁺ → retenido
• Mg²⁺ → retenido en menor medida
• Na⁺ → liberado

 

Ventajas:

• Barato y accesible.
• Regenerable con salmuera común.
• Reduce formación de CaCO₃ y CaSO₄.

Costo-beneficio:

• Más costoso que la cal, pero sin manejo químico complejo.
• Adecuado donde hay disponibilidad local de zeolitas.

3. Protocolo de limpieza y mantenimiento no tóxico

Sin mantenimiento periódico, cualquier destilador solar muere en meses.
El objetivo es usar agentes no tóxicos, baratos y disponibles localmente, evitando ácido fuerte.

Agentes propuestos:

1. Ácido cítrico (limón)

• Disuelve carbonatos y yeso.
• No daña policarbonatos ni metal pintado.
• Biodegradable.

2. Vinagre (ácido acético diluido)

• Ideal para limpiezas semanales.
• Eficaz en depósitos ligeros.

Periodicidad de limpieza según dureza del agua

Si el agua tiene dureza baja (<150 mg/L CaCO₃):

• Limpieza cada 2–4 semanas.
• Revisión visual semanal.

 

Si la dureza es moderada (150–300 mg/L):

• Limpieza cada 1–2 semanas.
• Cal o zeolitas recomendadas.

Si la dureza es alta (>300 mg/L):

• Precipitación alcalina obligatoria.
• Limpieza semanal.

Procedimiento general:

1. Vaciar módulo.
2. Aplicar solución cítrica al 5%.
3. Dejar reposar 30–60 min.
4. Frotar suavemente con esponja vegetal.
5. Enjuagar con agua dulce.
6. Secar al sol.

Tiempo total: 45–90 min por módulo
→ La comunidad puede rotarlo sin interrumpir la producción total.

Eje profundo de esta parte

La ingeniería del agua no es solo energía y materiales; es también química de la paciencia.
Cada precipitado relata una historia: cómo el agua se concentra, cómo la sal descubre su punto de saturación, cómo un sistema vivo requiere cuidados vivos.

En una tecnología descentralizada y comunitaria, la sostenibilidad no nace del milagro material, sino de la disciplina colectiva y del conocimiento preciso de las sales que habitan el mar.

El verdadero desafío no es la sal:
es la relación entre la comunidad, el mantenimiento y el ciclo del agua.

4. Integración con Energías Renovables Intermitentes: el acoplamiento Fotovoltaica–Ósmosis Inversa como alternativa eficiente

Si la destilación solar pasiva es la tecnología humilde —la del agua lenta, democrática y comunitaria—, la Ósmosis Inversa (OI) alimentada con energía fotovoltaica representa el extremo opuesto: precisión industrial en escala pequeña, altos rendimientos energéticos y capacidad real para producir varios metros cúbicos diarios en lugar de meros litros.
La pregunta central es: ¿puede un sistema PV–OI autónomo, sin conexión a red, convertirse en la alternativa escalable donde la destilación solar directa se queda corta?

Esta parte responde con cálculos claros, análisis económico comparado y un diagnóstico técnico del cuello de botella, señalando dónde podría surgir la próxima revolución del agua descentralizada.

1. Dimensionamiento de un sistema PV–OI autónomo para producir 5 m³/día

El objetivo es producir 5.000 L/día usando únicamente energía solar.

a) Consumo energético típico de una OI pequeña

• Consumo específico: 3–4 kWh/m³
  Tomemos un valor realista: 3.5 kWh/m³

Producción diaria requerida:

[5\ \text{m³} \times 3.5\ \text{kWh/m³} = 17.5\ \text{kWh/día}]

Pero a esto hay que sumar:

• pérdidas en inversor (8–10%)
• bomba de alta presión dinámica
• variabilidad solar
• margen para baterías

Total estimado: ~22 kWh/día.

b) Potencia pico del campo fotovoltaico

Asumimos una insolación efectiva de 5 h sol-equivalente/día.

[\text{Potencia PV necesaria} = \frac{22\ \text{kWh/día}}{5\ \text{h}} ≈ 4.4\ \text{kWp}]

Redondeamos por seguridad:

PV recomendado: 5 kWp

Esto equivale a:

• unos 25 m² de paneles modernos (200 W/m²)
  → una azotea pequeña basta.

c) Banco de baterías para 24 horas de operación

La OI requiere suministro continuo mientras opera (tipicamente 4–6 h).

Necesitamos almacenar al menos 1 día completo:

• Requerimiento neto: 22 kWh
• Con profundidad de descarga al 80% (baterías LiFePO₄):

[\frac{22}{0.8} = 27.5\ \text{kWh}]

Banco recomendado:

≈ 30 kWh de baterías LiFePO₄

Ejemplo:

• 6 módulos de 5 kWh
• o 3 módulos de 10 kWh

d) Área de membranas de Ósmosis Inversa

Flujo típico de membrana doméstica/industrial pequeña:
20–30 L/m²·h para agua de mar (SWRO).

Requerimos:

• 5.000 L/día = ~208 L/h (operando 24 h)
  o
• ~800–1.000 L/h operando 5–6 horas

Tomemos 900 L/h como flujo objetivo.

[\text{Área necesaria} = \frac{900\ \text{L/h}}{25\ \text{L/m²·h}} = 36\ \text{m²}]

Un módulo estándar de SWRO tiene:

• 30–40 m² de membrana interna por cartucho.

→ Con 1 cartucho SWRO de buena calidad basta.

2. Análisis económico del ciclo de vida (LCOW): PV–OI vs destilación solar

Compararemos sistemas que producen 5 m³/día:

A) Sistema PV–OI (5 m³/día)

Costes aproximados:

• Paneles PV (5 kWp): 4.000–6.000 €
• Baterías LiFePO₄ (30 kWh): 10.000–14.000 €
• Sistema OI (bomba + membranas + carcasa): 3.000–5.000 €
• Instalación y tuberías: 2.000–4.000 €

Inversión total: 19.000–29.000 €

Reposición y mantenimiento (20 años):

• Membranas: 2–3 recambios → 3.000–6.000 €
• Baterías: 1 recambio → 10.000–14.000 €
• Mantenimiento anual: 200–400 €

Costo nivelado del agua (LCOW):

[LCOW_{PV-OI} ≈ 1.0–1.8 €/m³]

→ Extremadamente competitivo.

B) Destilación solar pasiva equivalente

Para producir 5.000 L/día con productividad de 3 L/m²/día:

[\text{Área} = \frac{5000}{3} ≈ 1666\ \text{m²}]

Esto implica:

• Estructura gigantesca
• Mantenimiento intensivo
• Baja eficiencia térmica real
• Espacio disponible amplio

Costo típico:

• 40–80 €/m² construido
  → 60.000–120.000 €

LCOW típico:

[LCOW_{solar} = 4–7 €/m³]

Conclusión comparativa:

Sistema	Costo por m³	Escalabilidad	Complejidad	Mejor uso
PV–OI	1–1.8 €/m³	Alta	Media	Pequeñas comunidades, 1–20 m³/día
Solar pasivo	4–7 €/m³	Muy baja	Baja	Familias, refugios, 0.1–1 m³/día

El PV–OI es, sin duda, la tecnología de pequeña escala más eficiente hoy disponible.

 

3. Cuello de botella principal del sistema PV–OI

Tres elementos compiten como limitantes:

a) Eficiencia de la membrana SWRO

• Ya está cerca del límite termodinámico.
• Mejoras serán incrementales, no disruptivas.

b) Costo y vida útil de las baterías → EL VERDADERO CUELLO DE BOTELLA

• Representan hasta 50% del coste total del sistema.
• Limitan la vida útil.
• Penalizan el LCOW.
• Aumentan complejidad operativa.

c) Intermitencia solar y potencia instantánea

Puede mitigarse ajustando las horas de operación.

4. Innovación clave para abaratar radicalmente el sistema

Eliminación (o drástica reducción) de baterías mediante “operación solar directa”

Si diseñamos bombas de alta presión que funcionen:

• directamente con la potencia solar instantánea,
• sin necesidad de almacenamiento intermedio,
• con variadores de frecuencia adaptativos,

entonces:

La inversión baja un 30–40%.

Los sistemas "Direct Solar RO" ya existen en prototipos y ensayos.
Su mayor desafío: producir a potencia variable sin comprometer la presión mínima de operación de la membrana.

Pero técnicamente es viable.

Impacto sobre LCOW:

[LCOW_{DirectRO} ≈ 0.6–1.2 €/m³]

Esto acercaría la desalinización descentralizada a costes de planta industrial.

 

Eje profundo de esta parte

La destilación solar es una tecnología que democratiza el agua en escalas muy pequeñas.
La ósmosis inversa fotovoltaica, en cambio, democratiza la eficiencia, acercando a comunidades pequeñas el rendimiento industrial sin depender de empresas, redes o combustibles fósiles.

El futuro de la desalinización descentralizada no será uno u otro camino:
será la combinación inteligente de tecnologías lentas (solar pasiva) y rápidas (PV–OI), adaptadas al contexto real de cada comunidad.

5. El mito de la escasez vs. la realidad de la distribución: análisis geoespacial del potencial de la desalinización solar

La narrativa global del agua insiste en la “escasez” como si fuera un atributo físico inmutable, cuando en realidad es un problema geográfico, energético y económico. El planeta no sufre falta de agua: sufre desajustes entre dónde está el agua y dónde están los humanos, entre cuánta energía se requiere para moverla y cuántos pueden pagarla.
La desalinización solar —con sus límites físicos pero con su profunda accesibilidad— reabre una pregunta fundamental:

¿Es realmente la escasez un problema de agua o de distribución, infraestructura y desigualdad territorial?

Esta parte explora ese dilema con herramientas geoespaciales, economía del agua y filosofía del desarrollo.

1. Identificando “puntos calientes” ideales para desalinización solar

(SIG: Sistemas de Información Geográfica)

Un análisis riguroso combina tres variables:

a) Radiación solar intensa (>5 kWh/m²/día)

Zonas aptas:

• Norte de África
• Península Arábiga
• India occidental
• Perú y Chile costeros
• México noroeste
• Australia occidental
• Canarias, Cabo Verde

b) Estrés hídrico severo (>80%)

Indica regiones donde la demanda supera la oferta renovable:

• Cuerno de África
• Yemen
• Pakistán
• Norte de México
• Atacama
• Regiones mediterráneas vulnerables (Murcia, Almería, Creta)

c) Baja densidad de población (<50 hab/km²)

Ideal para sistemas descentralizados:

• comunidades pesqueras,
• aldeas costeras dispersas,
• asentamientos nómadas costeros,
• pequeñas islas sin red eléctrica.

Criterio de selección (quantificado):

Se selecciona una región como óptima cuando cumple:

[\text{Radiación} > 5\ \text{kWh/m²/día} \
\text{Estrés hídrico} > 80% \
\text{Población} < 50\ \text{hab/km²} \
\text{Acceso al mar} < 3\ \text{km}]

Este tipo de análisis SIG permite mapear zonas donde la desalinización solar pasiva no solo es viable, sino la única solución energética realista.

2. La paradoja del costo: el sol es gratis, la infraestructura no

La idea errónea habitual:
“si el sol es gratis, el agua desalinizada debería ser gratis”.

Lo que encarece la desalinización no es la energía del sol, sino:

• las estructuras colectoras,
• los materiales,
• la mano de obra,
• el mantenimiento,
• la distribución final.

¿Para qué asentamientos es más viable la desalinización solar pasiva?

Tipo de asentamiento	Viabilidad	Razón
Rural disperso	Muy alta	Baja demanda → 100–500 L/día; espacio disponible; mantenimiento comunitario
Pueblo pesquero pequeño	Alta	Tradición de mantenimiento; acceso inmediato al mar; energía mínima
Aldeas nómadas costeras	Media	Requiere módulos portátiles
Ciudades pequeñas (<20.000 habitantes)	Baja	Escala insuficiente; se requiere PV–OI
Ciudades turísticas/coastales grandes	Muy baja	La demanda supera cualquier tecnología solar pasiva

Conclusión clara:
La desalinización solar no compite con las macroplantas, compite con:

• camiones cisterna,
• pozos salobres,
• captación de agua lluvia insuficiente,
• sistemas de emergencia.

Es una tecnología para comunidades, no para ciudades.

3. El mito de la escasez: ¿realmente falta agua?

La afirmación “el mundo se está quedando sin agua” es parcialmente falsa.
Lo correcto sería:

“Nos estamos quedando sin agua dulce barata en el lugar y momento adecuados.”

La escasez no es física, sino:

a) Geográfica

El agua dulce está lejos de donde se concentra la población.

b) Energética

Mover agua requiere energía; muchos países carecen de ella.

 

c) Económica

La infraestructura está concentrada donde hay capital.

d) Temporal

Sequías prolongadas generan crisis puntuales incluso en zonas ricas.

Entonces, ¿puede la desalinización solar evitar la crisis global del agua?

No, si hablamos de millones de m³/día.

La densidad energética del sol impide que compita con grandes plantas.

Sí, si hablamos de descentralizar la seguridad hídrica.

La desalinización solar puede:

• evitar migraciones forzadas,
• sostener poblaciones remotas,
• dar resiliencia a comunidades vulnerables,
• reducir dependencia de camiones cisterna y pozos sobreexplotados,
• democratizar acceso al agua sin deuda energética.

En ese sentido, su impacto no es tecnológico, sino político y social.

¿Revolución democratizadora o paliativo?

La tesis final

La desalinización solar no resolverá la crisis global, pero puede resolver miles de crisis locales.
Esa es su fuerza.

No compite con los gigantes:
compite con la ausencia de infraestructura, con el abandono estatal, con la desigualdad territorial.

El mito no es la tecnología:
es creer que solo las megasoluciones industriales pueden salvarnos, cuando en realidad miles de microinfraestructuras autónomas pueden sostener vidas completas.

Eje profundo de esta parte

La escasez no es el destino: es una construcción.
El agua existe en abundancia; lo que falta es energía barata, tecnología distribuida y justicia territorial.

La desalinización solar —humilde, lenta, modesta— demuestra que la democratización del agua no requiere futurismos, sino comprender que el sol, aunque débil en densidad, es universal en disponibilidad.

6. Innovación en Materiales para la Captación de Humedad Atmosférica (AWG) Solar Pasiva: el límite extremo de la desalinización sin mar

La desalinización solar tiene un límite evidente: requiere agua salada.
Pero ¿qué ocurre en zonas donde no hay mar, no hay ríos, no hay acuíferos, y el camión cisterna es inviable? Las regiones desérticas interiores —el Sahel profundo, el Gobi, partes del Altiplano, el interior de Namibia— enfrentan un desafío distinto: no falta agua en el planeta, falta agua líquida accesible.

En estos lugares surge una segunda frontera tecnológica: captar agua directamente del aire, incluso cuando la humedad es extremadamente baja.
Esto nos lleva al terreno de los materiales inteligentes, capaces de absorber vapor por la noche y liberarlo con el calor del sol. No es magia: es termodinámica de sorción y desorción aplicada a materiales higroscópicos avanzados como los MOFs (Metal–Organic Frameworks) y ciertos hidrogeles poliméricos.

Esta parte explora ese límite.

1. ¿Cómo funciona un colector solar pasivo de rocío atmosférico?

El ciclo termodinámico absorción–desorción

Un sistema AWG solar pasivo sigue este ciclo:

a) Noche — Absorción

• La temperatura baja.
• La humedad relativa sube (aunque el aire sea seco en términos absolutos).
• Un material higroscópico (gel o MOF) capta vapor de agua:

[\text{H}2\text{O}{\text{vapor}} \rightarrow \text{H}2\text{O}{\text{adsorbida}}]

Este proceso libera calor (es exotérmico), pero el ambiente frío lo tolera.

b) Día — Desorción inducida por el sol

• El sol calienta el material.
• La capacidad de retención disminuye.
• El agua se libera como vapor:

[\text{H}2\text{O}{\text{adsorbida}} \rightarrow \text{H}2\text{O}{\text{vapor}}]

• El vapor entra en una pequeña cámara.
• Se condensa en una superficie aislada del calor.

Esto genera agua líquida sin consumo eléctrico, solo con la radiación solar.

Condiciones necesarias:

• Alta amplitud térmica día/noche
• Humedad nocturna moderada (ideal >40%, mínimo ~20%)
• Material con ciclo rápido de absorción–desorción
• Condensación eficiente

2. MOFs de nueva generación para captar agua en humedades bajas (<20%)

Los MOFs son estructuras cristalinas con poros nanométricos y superficies internas gigantescas (hasta 7.000 m²/g).
Son como esponjas moleculares cuyo comportamiento puede diseñarse químicamente.

Propiedades clave para captación de agua en desiertos:

a) Alta afinidad por el agua a HR muy bajas (<20%)

Los MOFs deben adsorber vapor incluso cuando el aire está extremadamente seco.
Ejemplos conocidos:

• MOF-801 (Zr-fumarato)
• MOF-303 (Al-piroglutamato)

Estos pueden captar agua en humedades donde los materiales tradicionales no funcionan.

b) Cinética rápida

Absorber y liberar agua en un ciclo diario sin degradarse.

c) Estabilidad térmica

Resistir:

• 60–80°C durante desorción,
• cientos o miles de ciclos diarios.

d) Costo y escalabilidad

Un MOF útil debe costar <20 €/kg para ser viable en sistemas grandes.
Esto implica:

• síntesis en agua, no en solventes orgánicos caros,
• metales abundantes (Al, Zr, Mg),
• ligandos baratos (ácidos orgánicos simples).

Hoy, los MOFs avanzados aún no cumplen totalmente estos criterios para uso masivo, pero están acercándose.

3. Producción máxima teórica de un colector de 1 m² en condiciones desérticas

Asumamos:

• HR nocturna: 60%
• HR diurna: 30%
• Temperatura nocturna: 15°C
• Temperatura diurna: 35°C
• Amplitud térmica: 20°C
• MOF o hidrogel con capacidad específica típica: 0.1–0.3 L/m²/día

Cálculo aproximado:

En condiciones realistas, un colector de 1 m² produce:

[0.3\ \text{L/m²/día (máximo)}]

Más típico:

[0.1–0.15\ \text{L/m²/día}]

Resultado:

<1 L/m²/día, incluso en buenos sistemas.

Comparación con destilación solar desde el mar

• Destilación solar: 2–3 L/m²/día (común)
• AWG pasivo: 0.1–0.3 L/m²/día

El rendimiento es 10–30 veces menor.

4. ¿Cuándo tiene sentido esta tecnología, pese al bajo rendimiento?

Aunque ineficiente energéticamente, la captación atmosférica tiene un nicho donde ninguna otra tecnología funciona:

a) Áreas sin acceso a mar, ríos o acuíferos

Zonas interiores desérticas.

b) Asentamientos móviles o nómadas

MOFs y geles pueden montarse en unidades transportables.

 

c) Regiones sin energía eléctrica

Operación 100% pasiva con radiación solar.

d) Condiciones extremas de supervivencia

Un colector de 10 m² puede producir ~1–3 L/día → suficiente para racionamiento humano mínimo.

Eje profundo de esta parte

La captación atmosférica no es la solución a la crisis hídrica global, pero es la única solución para lugares donde el agua simplemente no existe en forma líquida.

Si la desalinización solar del mar democratiza el acceso en zonas costeras pobres, los MOFs y los hidrogeles democratizan el acceso en el límite absoluto de la habitabilidad humana.

Es el recordatorio de que la tecnología, incluso la más humilde y pasiva, puede empujar los bordes del posible: un metro cuadrado a la vez, una gota a la vez.

Conclusión

Desalinización solar: entre los límites de la física y el potencial de la justicia hídrica

El viaje a través de estas seis partes nos deja una comprensión nítida, técnica y filosófica, del papel real que puede desempeñar la desalinización solar y sus tecnologías afines en un mundo marcado por desigualdades, estrés hídrico y narrativas simplificadas sobre la “escasez”.
No vivimos en un planeta con falta de agua. Vivimos en un planeta con mal reparto, mala infraestructura y mala energía.
La verdadera crisis no es del recurso: es del acceso.

La física nos enseñó que la desalinización solar es de baja densidad energética por naturaleza: no por fallo humano, sino por la suavidad del flujo solar y las irreversibilidades intrínsecas del proceso. Pero también nos enseñó algo más profundo: esa misma limitación hace que sea una tecnología estable, descentralizable y replicable en cualquier lugar con sol, sin depender de combustibles fósiles ni de redes industriales.

En la ingeniería comunitaria —la humilde, la modular, la que se repara con manos y no con especialistas— vimos cómo un sistema de 300 m² puede sostener a cincuenta personas sin pedir nada al Estado ni al mercado global. Y cómo el conocimiento técnico, cuando es accesible y compartido, se convierte en infraestructura social.

La química de la salmuera reveló el otro gran límite: las sales no desaparecen, se concentran. La sostenibilidad no es magia, es mantenimiento. Las comunidades que entienden su agua —sus carbonatos, sus sulfatos, sus ciclos— pueden operar sus sistemas durante años sin destruirlos. La tecnología no dura más que el cuidado que recibe.

En la comparación entre destilación y ósmosis inversa fotovoltaica descubrimos algo esencial: la verdadera revolución descentralizada del agua no vendrá de una única tecnología, sino de la combinación inteligente de varias. La destilación solar para familias y aldeas. El PV–OI para comunidades mayores. Y tal vez, en el futuro, la operación solar directa sin baterías como la gran democratizadora de la eficiencia industrial.

El análisis geoespacial nos obligó a abandonar la metáfora de la escasez absoluta. Hay regiones donde la desalinización solar es literalmente la diferencia entre éxodo y permanencia. En otras, es un complemento que reduce vulnerabilidad. En pocas, puede ser irrelevante. Pero en todas, nos recuerda que la escasez casi nunca es natural: es política, logística y energética.

Y en el límite extremo —los desiertos sin mar— los materiales del futuro (MOFs, hidrogeles higroscópicos) nos muestran que incluso la atmósfera más seca contiene agua suficiente para no morir. Tecnologías lentas, pequeñas, casi filosóficamente humildes, pero capaces de sostener vida allí donde la geografía niega todo lo demás.

La desalinización solar no es la solución global del agua. Pero sí puede ser la solución local de miles de lugares olvidados.
Y en ese sentido, es más revolucionaria de lo que se cree.

No todas las tecnologías transformadoras son brillantes o espectaculares. Algunas trabajan en silencio, con el sol, con la evaporación lenta, con la paciencia de las comunidades que las sostienen.
Son tecnologías que no conquistan mercados, sino que devuelven dignidad.

El mito no es que falte agua: el mito es que solo las infraestructuras gigantes pueden producirla.
La realidad es que un mundo distribuido, resiliente y justo puede construirse desde abajo, desde 1 m² de colector solar, desde un tanque de salmuera bien gestionado, desde una comunidad que entiende su territorio y su energía.

El futuro del agua no está solo en las megaplanta de ósmosis inversa, ni solo en nanoestructuras avanzadas, sino en la combinación inteligente de soluciones pequeñas, robustas y descentralizadas.
Ese es el verdadero camino para superar la crisis hídrica sin crear nuevas dependencias.