Nueva técnica de desalinización produce más agua potable

Naturaleza (2012)Citar este artículo

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Una nueva membrana de destilación de agua de mar más eficiente energéticamente produce más agua potable y menos descargas salobres.

Un artículo de Scientific American.

Más de un tercio del mundo ya sufre escasez de agua potable, y se espera un aumento del 50 % para 2025. La desalinización del agua de mar puede ayudar a las comunidades costeras a abordar las deficiencias locales, aunque el proceso es costoso, y la liberación de salmuera sobrante de vuelta a la océano tiene implicaciones ambientales. Ahora, un nuevo sistema promete producir más agua potable con menos efluentes salados.

Kamalesh Sirkar, un distinguido profesor de ingeniería química del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey (NJIT), dice que ha ideado un sistema de destilación por membrana de contacto directo (DCMD) que puede exprimir eficientemente el agua potable de salmuera concentrada en hasta un 20 por ciento de sal. (Después de aproximadamente el 25 por ciento, la sal se precipita fuera de la solución en el sistema de destilación por membrana y podría dañar las membranas, las bombas, las líneas y otros componentes, dice Sirkar).

El agua de mar normal tiene una concentración de sal de alrededor del 3,5 por ciento, lo que significa que el nuevo sistema puede reprocesar la misma agua de mar varias veces. "Se puede recuperar más agua con menos residuos", dice Sirkar.

En el sistema de Sirkar, el agua de mar calentada fluye a través de una membrana ensartada con una serie de tubos huecos hechos de una fibra porosa, pero hidrofóbica, lo que significa que solo el vapor de agua puede transferirse osmóticamente. El agua destilada fría corre a través de cada uno de los tubos en una dirección perpendicular a la del agua de mar. La diferencia de temperatura entre el agua de mar calentada y el agua destilada fría hace que se forme vapor en los tubos. Este vapor se difunde a través de los poros y se vuelve a condensar en el interior de los tubos, incorporándose al flujo de agua destilada fría. La sal no puede penetrar en los tubos y se la lleva; con cada ciclo, se extrae más agua dulce, dejando atrás más salmuera altamente concentrada.

El sistema recientemente patentado de Sirkar puede entregar alrededor de 80 litros de agua potable por cada 100 litros de agua de mar, dice. Un sistema comparable de ósmosis inversa, que se basa en la presión para forzar el agua de mar a través de una membrana de filtración de sal, recuperaría 41 litros de esa misma cantidad de agua salada, según Sirkar.

Las ventajas de la destilación por membrana incluyen su capacidad para producir agua potable con muy baja salinidad. Además, el agua de mar se puede destilar en un rango de temperaturas, de 30 a 100 grados centígrados, lo que reduce la cantidad de calor que normalmente se necesita para la desalinización, un ahorro de energía, dice Sirkar. El uso prolongado puede disminuir la eficiencia de una membrana típica, pero Sirkar dice que su sistema agrega una capa ultrafina de un revestimiento de fluoropolímero de silicona altamente poroso para prolongar la vida útil de la membrana. El fluoropolímero, un polímero que contiene átomos de flúor, tiene una alta resistencia a los solventes, ácidos y bases que se encuentran en el agua del océano. En cuanto al impacto ambiental de la desalinización, Sirkar dice que arrojar salmuera concentrada al mar crea una perturbación "mínima" para la vida marina. Agrega: "El agua de mar es un volumen muy grande con suficiente turbulencia para diluir [la salmuera] muy rápidamente".

Eso no quiere decir que la destilación por membrana esté libre de problemas. Requiere una fuente de calor constante y económica para evitar que se igualen las temperaturas del agua a ambos lados de la membrana, lo que impediría el proceso de vaporización/condensación. Para que DCMD sea práctico, debe ser más fácil de usar, más rentable y capaz de aprovechar las fuentes de calor disponibles, incluido el calor residual producido por lugares como fábricas en tierra y operaciones de perforación en alta mar, dice Sirkar.

Aunque las membranas están mejorando, la ósmosis inversa es más común y se ha utilizado en plantas desalinizadoras desde finales de los años sesenta. Las mejoras recientes en la tecnología de ósmosis inversa, incluidas membranas más eficientes hechas de nanotubos de carbono y dispositivos de recuperación de energía que aumentan la producción y reducen el consumo y los costos de energía, la han convertido en una opción factible incluso para comunidades pequeñas como Sand City, California. en la Península de Monterey, con una población de menos de 350.

Cualquiera que sea la tecnología que se utilice para la desalinización, el precio sigue siendo un comodín, dependiendo del costo de la energía necesaria para construir y mantener la instalación, ejecutar el proceso y transportar agua de mar hacia adentro y hacia afuera. Un estudio reciente de la Asociación WateReuse indica que los costos de los proyectos de desalinización de agua de mar varían ampliamente, desde alrededor de $2 a $12 por 3.785 litros. Las unidades de menor capacidad, que producen menos de 3,8 millones de litros diarios, se encuentran en el extremo superior de ese rango de costos, en parte porque no pueden aprovechar las mismas economías de escala que las instalaciones más grandes.

Como resultado, la desalinización no ocupa un lugar destacado en el informe Estrategia 2012 del Programa Nacional del Agua de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.: Respuesta al Cambio Climático, publicado en marzo como borrador para comentario público. (pdf) El informe señala que "la desalinización consume mucha energía y puede haber riesgos y costos asociados con la eliminación de las salmueras residuales del tratamiento". Aún así, la agencia reconoce que el aumento del nivel del mar con el tiempo puede aumentar la intrusión de agua salada en los acuíferos costeros de agua dulce y señala que la desalinización es una forma de garantizar que esos acuíferos sigan siendo utilizables.

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

El artículo fue publicado originalmente por Scientific American el 22 de mayo de 2012.

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Greenemeier, L. Nueva técnica de desalinización produce más agua potable. Naturaleza (2012). https://doi.org/10.1038/nature.2012.10702

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Publicado: 23 de mayo de 2012

DOI: https://doi.org/10.1038/nature.2012.10702

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