A medida que las poblaciones crecen y las sequías crónicas persisten, ciudades costeras como Carlsbad en el sur de California han recurrido cada vez más a la desalinización de los océanos para complementar un suministro de agua dulce cada vez menor. Ahora los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley Berkeley Lab del Departamento de Energía investigan cómo hacerLa desalinización menos costosa ha alcanzado reglas de diseño prometedoras para hacer que los líquidos iónicos llamados "térmicamente sensibles" separen el agua de la sal.
Los líquidos iónicos son una sal líquida que se une al agua, lo que los hace útiles en la ósmosis directa para separar los contaminantes del agua. Aún mejor son los líquidos iónicos que responden térmicamente ya que usan energía térmica en lugar de electricidad, lo cual es requerido por la ósmosis inversa convencional RO desalinización para la separación. El nuevo estudio de Berkeley Lab, publicado recientemente en la revista Química de las comunicaciones de la naturaleza estudió las estructuras químicas de varios tipos de líquido iónico / agua para determinar qué "receta" funcionaría mejor.
"El estado del arte actual en desalinización de RO funciona muy bien, pero el costo de la desalinización de RO impulsada por la electricidad es prohibitivo", dijo Robert Kostecki, co-corresponsal del autor del estudio. "Nuestro estudio muestra que elEl uso de calor "gratuito" de bajo costo, como el calor geotérmico o solar o el calor residual industrial generado por las máquinas, combinado con líquidos iónicos que responden térmicamente podría compensar una gran fracción de los costos que se destinan a las actuales tecnologías de desalinización de RO que dependen únicamente deelectricidad."
Kostecki, subdirector de la División de Almacenamiento de Energía y Recursos Distribuidos ESDR en el Área de Tecnologías Energéticas de Berkeley Lab, se asoció con el coautor correspondiente Jeff Urban, científico del personal de la Fundición Molecular de Berkeley Lab, para investigar el comportamiento de los líquidos iónicos enagua a nivel molecular.
Utilizando la espectroscopía de resonancia magnética nuclear y la dispersión dinámica de la luz proporcionada por investigadores de la División ESDR, así como las técnicas de simulación de dinámica molecular en la Fundición Molecular, el equipo realizó un hallazgo inesperado.
Durante mucho tiempo se pensó que una separación efectiva de líquidos iónicos dependía de la relación general de componentes orgánicos partes del líquido iónico que no tienen carga positiva o negativa a sus iones cargados positivamente, explicó Urban. Pero el equipo de Berkeley Lab aprendió queEl número de moléculas de agua que un líquido iónico puede separar del agua de mar depende de la proximidad de sus componentes orgánicos a sus iones cargados positivamente.
"Este resultado fue completamente inesperado", dijo Urban. "Con él, ahora tenemos reglas de diseño para las cuales los átomos en los líquidos iónicos están haciendo el trabajo duro en la desalinización".
Una tecnología de ósmosis inversa basada en membrana de décadas desarrollada originalmente en UCLA en la década de 1950, está experimentando un resurgimiento: actualmente hay 11 plantas de desalinización en California y se han propuesto más. Científicos del Laboratorio Berkeley, a través de Water-EnergyEl Instituto de Investigación de Resiliencia está buscando una gama de tecnologías para mejorar la confiabilidad del sistema de agua de los EE. UU., Incluidas tecnologías avanzadas de tratamiento de agua como la desalinización.
Debido a que la ósmosis directa usa calor en lugar de electricidad, la energía térmica puede ser provista por fuentes renovables como el calor geotérmico y solar o industrial de bajo grado.
"Nuestro estudio es un paso importante para reducir el costo de la desalinización", agregó Kostecki. "También es un gran ejemplo de lo que es posible en el sistema de laboratorio nacional, donde las colaboraciones interdisciplinarias entre las ciencias básicas y las ciencias aplicadas pueden conducir a soluciones creativasa problemas difíciles que benefician a las generaciones futuras "
También contribuyeron al estudio los investigadores de UC Berkeley y el Laboratorio Nacional de Idaho. The Molecular Foundry es una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE que se especializa en ciencias a nanoescala. Este trabajo fue apoyado por la Oficina de Eficiencia Energética y Renovables de Energía del Departamento de Energía de EE. UU.Energía.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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