¿Qué tal una desalinización eficiente del agua de mar? Mucha agua a bajo precio
El acceso a agua potable limpia y segura es una necesidad que lamentablemente no se satisface en muchas partes del mundo. La desalinización del agua de mar sería de gran ayuda en muchas regiones del mundo si, por supuesto, se dispusiera de métodos que fueran adecuadamente eficientes y dentro de una economía razonable.
Nueva esperanza para el desarrollo de soluciones rentables formas de obtener agua dulce eliminando la sal marina apareció el año pasado cuando los investigadores informaron los resultados de los estudios que utilizan material de tipo esqueleto organometálico (MOF) para la filtración de agua de mar. El nuevo método, desarrollado por un equipo de la Universidad Monash de Australia, requiere significativamente menos energía que otros métodos, dijeron los investigadores.
Esqueletos organometálicos MOF Son materiales altamente porosos con una gran área superficial. Las grandes superficies de trabajo enrolladas en pequeños volúmenes son excelentes para la filtración, es decir, capturando partículas y partículas en líquido (1). El nuevo tipo de MOF se llama PSP-MIL-53 utilizado para atrapar la sal y los contaminantes en el agua de mar. Colocado en agua, retiene selectivamente iones e impurezas en su superficie. En 30 minutos, MOF pudo reducir los sólidos disueltos totales (TDS) del agua de 2,233 ppm (ppm) a menos de 500 ppm. Esto está claramente por debajo del umbral de 600 ppm recomendado por la Organización Mundial de la Salud para agua potable segura.
1. Visualización del funcionamiento de una membrana organometálica durante la desalinización de agua de mar.
Usando esta técnica, los investigadores pudieron producir hasta 139,5 litros de agua dulce por kilogramo de material MOF por día. Una vez que la red MOF se "llena" con partículas, se puede limpiar rápida y fácilmente para su reutilización. Para ello, se coloca a la luz del sol, que libera las sales atrapadas en apenas cuatro minutos.
“Los procesos de desalinización por evaporación térmica consumen mucha energía, mientras que otras tecnologías como osmosis inversa (2), tienen muchos inconvenientes, incluido el alto consumo de energía y productos químicos para la limpieza y decloración de membranas”, explica Huanting Wang, líder del equipo de investigación de Monash. “La luz del sol es la fuente de energía más abundante y renovable de la Tierra. Nuestro nuevo proceso de desalinización basado en adsorbentes y el uso de la luz solar para la regeneración proporcionan una solución de desalinización que ahorra energía y es respetuosa con el medio ambiente”.
2. Sistema de desalinización de agua de mar por ósmosis en Arabia Saudita.
Del grafeno a la química inteligente
En los últimos años, han surgido muchas ideas nuevas para desalinización de agua de mar eficiente en energía. "Joven Técnico" sigue de cerca el desarrollo de estas técnicas.
Escribimos, entre otras cosas, sobre la idea de los estadounidenses en la Universidad de Austin y los alemanes en la Universidad de Marburg, que usar un pequeño chip de un material a través del cual fluye una corriente eléctrica de voltaje despreciable (0,3 voltios). En el agua salada que fluye dentro del canal del dispositivo, los iones de cloro se neutralizan parcialmente y se forman campo eléctricocomo en las células químicas. El efecto es que la sal fluye en una dirección y el agua dulce en la otra. El aislamiento sucede agua dulce.
Científicos británicos de la Universidad de Manchester, dirigidos por Rahul Nairi, crearon un tamiz a base de grafeno en 2017 para eliminar eficazmente la sal del agua de mar.
En un estudio publicado en la revista Nature Nanotechnology, los científicos argumentaron que podría usarse para crear membranas de desalinización. óxido de grafeno, en lugar de grafeno puro caro y difícil de encontrar. El grafeno de una sola capa debe perforarse en pequeños agujeros para que sea permeable. Si el tamaño del orificio es superior a 1 nm, las sales pasarán libremente por el orificio, por lo que los orificios a perforar deben ser más pequeños. Al mismo tiempo, los estudios han demostrado que las membranas de óxido de grafeno aumentan el grosor y la porosidad cuando se sumergen en agua. Equipo médico. Nairi demostró que recubrir la membrana con óxido de grafeno con una capa adicional de resina epoxi aumentaba la eficacia de la barrera. Las moléculas de agua pueden atravesar la membrana, pero el cloruro de sodio no.
Un grupo de investigadores de Arabia Saudita ha desarrollado un dispositivo que creen que transformará efectivamente una planta de energía de un "consumidor" de agua a un "productor de agua dulce". Los científicos publicaron un artículo que describe esto en Nature hace unos años. nueva tecnología solarque puede desalinizar agua y producir al mismo tiempo electricidad.
En el prototipo construido, los científicos instalaron una potabilizadora en la parte trasera. bateria solar. A la luz del sol, la celda genera electricidad y libera calor. En lugar de perder este calor a la atmósfera, el dispositivo dirige esta energía a una planta que utiliza el calor como fuente de energía para el proceso de desalinización.
Los investigadores introdujeron en el destilador agua salada y agua que contenía impurezas de metales pesados como plomo, cobre y magnesio. El dispositivo convirtió el agua en vapor, que luego pasó a través de una membrana de plástico que filtró la sal y los desechos. El resultado de este proceso es agua potable pura que cumple con los estándares de seguridad de la Organización Mundial de la Salud. Los científicos dijeron que el prototipo, de aproximadamente un metro de ancho, podría producir 1,7 litros de agua limpia por hora. El lugar ideal para un dispositivo de este tipo es un clima seco o semiseco, cerca de una fuente de agua.
Guihua Yu, científico de materiales de la Universidad Estatal de Austin, Texas, y sus compañeros de equipo propusieron en 2019 filtrar eficazmente los hidrogeles de agua de mar, mezclas de polímerosque crean una estructura porosa que absorbe agua. Yu y sus colegas crearon una esponja de gel a partir de dos polímeros: uno es un polímero que se une al agua llamado alcohol polivinílico (PVA) y el otro es un absorbente de luz llamado polipirrol (PPy). Mezclaron un tercer polímero llamado quitosano, que también tiene una fuerte atracción por el agua. Los científicos informaron en Science Advances que lograron una producción de agua pura de 3,6 litros por hora por metro cuadrado de superficie celular, que es la más alta jamás registrada y unas doce veces mejor que la que se produce hoy en día en versiones comerciales.
A pesar del entusiasmo de los científicos, no se sabe que los nuevos métodos ultraeficientes y económicos de desalinización que utilizan nuevos materiales encontrarán una aplicación comercial más amplia. Hasta que eso suceda, tenga cuidado.
