Diez años como abogado de patentes de Exxon Mobil predispusieron inicialmente a Gary Katz a ver la purificación del “agua producida” en los pozos de petróleo como el mercado para la puesta en marcha de desalinización fuera de la red que fundó y puso en marcha en 2016, con el objetivo de utilizar el gas desperdiciado de la industria. bengalas en el lugar.

“Nos dimos cuenta de que había una gran necesidad de purificar el agua en los sitios de producción de petróleo y gas y hay bastante gas natural residual que se puede usar para calentar”, dijo Katz a SolarPACES en una llamada desde Texas. Pero el Departamento de Energía de EE. UU. Cambió su enfoque cuando publicó una RFP para innovaciones en desalinización solar.

IMAGEN @ Heat2Hydro / Rackam

El equipo de Katz Water Technologies, que ya tiene 4 años, ganó las dos primeras etapas de la serie escalonada de premios del DOE para desarrollar una versión termosolar concentrada (CST) de su desalinización fuera de la red.

“Es una competencia de precios de varias etapas. En la primera ronda, recibimos un premio en efectivo de $ 50,000 que nos permitió construir un prototipo, en la segunda ronda recibimos el premio en efectivo de $ 250,000. Con ese dinero, hemos avanzado y seguiremos avanzando enormemente en la tecnología. Y ahora, para la siguiente fase, en la que tenemos que producir un proyecto listo para usar, si el DOE lo acepta, obtendremos un premio de $ 750,000.

El calor residual industrial fue difícil de vender

En la solicitud de subvención original para la desalinización renovable, la startup mencionó la energía solar térmica, pero en realidad Katz había pensado originalmente que la energía de calor residual industrial sería la fuente ideal. Pero, como señaló, con pesar: “Como empresa emergente, debes girar hacia lo que el mercado respaldará. Aunque la energía de calor residual industrial para ejecutar el sistema de purificación en teoría sería gratuita, las plantas industriales a las que nos acercamos no estaban muy interesadas en dejarnos probar la idea en el sitio “.

“En muchas aplicaciones, como la refinación petroquímica y la química y la minería, la energía térmica residual es definitivamente lo suficientemente caliente como para purificar el agua. El problema es convencer a estas plantas industriales para que nos permitan modernizar o modificar sus intercambiadores de calor, lo que podría resultar caro según el tamaño. No fue una tarea fácil. Simplemente parecía que no mostraron suficiente interés para seguir adelante. No he renunciado a eso, pero actualmente estoy persiguiendo mercados que están mucho más ansiosos por esta tecnología ”, agregó.

Entonces, inicialmente, en los primeros dos años de operación de la startup, la empresa desarrolló una tecnología de desalinización fuera de la red impulsada por gas quemado, porque los clientes de petróleo y gas estaban mucho más dispuestos a trabajar con ellos que las empresas industriales; “Así que hicimos la transición a un sistema que puede funcionar con gas natural en los sitios de los pozos de gas de petróleo para purificar el agua contaminada hasta obtener la calidad del agua dulce”.

Estas empresas de combustibles fósiles también están más abiertas a la nueva versión solar que está desarrollando ahora, premios posteriores al DOE, agregó: “Considerarían un sistema de desalinización con energía solar. Por ejemplo, en ciertas áreas remotas, hay pozos de petróleo sin gas natural. Lo que entendieron fue que una unidad de desalinización solar no solo es amigable con el medio ambiente, sino que también puede aliviar los requisitos logísticos de tener que enviar combustible a áreas remotas. Y esperamos tener una planta de desalinización solar de cien metros cúbicos por día construida en algún momento del próximo año, que luego se convertiría en nuestro primer producto solar comercial “.

El mercado de la desalación agrícola es más grande

Pero en otra lección durante el proceso de descubrimiento, Katz también encontró un mercado mucho más grande: desalinización agrícola e incluso purificación de agua para la necesidad humana más básica: agua potable.

“Existe una agricultura remota incluso en los Estados Unidos donde las fuentes de agua se están deteriorando; el agua superficial y subterránea se está contaminando o tiene intrusiones de agua salada, por lo que no es utilizable para la agricultura. A menudo, estas granjas y ranchos remotos no tienen acceso a energía pesada o gas natural. Y la desalinización por ósmosis inversa no es una opción debido al uso de electricidad ”, señaló.

“Otro mercado son las organizaciones militares y humanitarias que operan en áreas remotas con agua que no es apta para beber localmente, por lo que tienen que volar en grandes cantidades de agua en paletas o traer combustible pesado para aviones para que los generadores hagan funcionar las plantas de ósmosis inversa. Por lo tanto, un sistema de desalinización solar térmica que funcione sin conexión a la red es una propuesta de valor enorme y significativa para aliviar la tensión logística en operaciones remotas “.

Debido a que el diseño original usaba combustibles fósiles para el calor, el único cambio necesario para cumplir con los requisitos renovables del premio DOE era cambiar la fuente de calor a la energía solar.

“Nuestra propia mejora patentada es la capacidad de realizar la destilación, incluida la transferencia de calor, la destilación y la separación, dentro de un intercambiador de calor, que en el pasado requería varios equipos y pasos de proceso”, explicó Katz.

“Eso significó más costos y más energía para funcionar. Pero con nuestro sistema simplificado podemos eliminar más del 99% de los contaminantes disueltos en el agua en una sola pasada de menos de 12 segundos con una sola pieza de equipo. Así que podríamos tomar parte del agua más contaminada y transformarla en agua dulce de calidad muy rápidamente ”.

Una experiencia de 20 años en la evaluación de tecnología como abogado de patentes y empresario llevó a Katz a contratar el proveedor de colectores solares de Rackam Group, que ha implementado sus módulos de colectores solares en los EE. UU., Canadá, Brasil y España. Entendió que sin antecedentes solares, la solución estándar sería la solución inteligente para su puesta en marcha de desalinización.

El próximo mes, Katz espera la entrega de este colector solar para que puedan probar el sistema completo con su tecnología de desalinización central, utilizando energía solar para calentar el agua a 250 ° C para la desalinización térmica. Este módulo solar es un colector cilindro-parabólico de doble eje térmico de 10kW y 20 pies desarrollado por Rackam.

IMAGEN @ Heat2Hydro / Rackam

Heat2Hydro se fusiona con Rackam

“Heat2Hydro se fusionó y formó el grupo Rackam más grande”, explicó el director de tecnología de Heat2Hydro, Angelo Chialva, cuya experiencia en ingeniería solar térmica se remonta a más de diez años trabajando en la cartera de CSP de EE. UU., Así como en América del Sur.

Chialva espera abordar la falta de datos de rendimiento haciendo públicos los suyos, con la ayuda de NREL. Él cree que las pruebas de validación de varios componentes solares térmicos son críticas y primordiales, lo que brinda certeza a los clientes y proveedores potenciales. Entonces, para desmitificar la tecnología para las empresas estadounidenses, Rackam planea hacer públicos sus propios resultados, buenos y malos, a través de su relación de trabajo continua de CST con NREL en Colorado.

“Estamos aquí para aprender de lecciones pasadas y hacer que la mejor tecnología esté disponible para los clientes”, dijo. La firma ha reforzado su rango basado en el aprendizaje temprano, en el proceso abandonando dos versiones tempranas de su colector a favor de un éxito que funciona con una eficiencia del 70% y tiene un costo menor, por lo que ahora pueden cumplir con una recuperación de la inversión de menos de 3 años con 30 años de vida útil.

Chialva está convencida de que las aplicaciones de calor industrial como la desalinización son la mejor manera de hacer uso de tecnologías termosolares concentradas, en lugar de suministrar electricidad como una planta de CSP.

“Esperar ese proyecto perfecto a gran escala que desafortunadamente ya no existe debido a la tecnología fotovoltaica de muy bajo costo y el gas natural de bajo costo es la receta para una tubería poco realista”, dijo.

“El uso de la energía solar para aplicaciones de recuperación de agua como Katz Water Technologies será el próximo gran uso de la energía solar térmica, a diferencia de los sistemas multimillonarios que exigen grandes inversiones de capital inicial”.