A medida que la disponibilidad de agua limpia y potable se convierte en un problema cada vez más urgente en muchas partes del mundo, los investigadores están buscando nuevas formas de tratar el agua salada, salobre o contaminada para que sea utilizable. Ahora, un equipo del MIT ha ideadoUn enfoque innovador que, a diferencia de la mayoría de los sistemas de desalinización tradicionales, no separa los iones o las moléculas de agua con filtros, que pueden obstruirse o hervir, lo que consume grandes cantidades de energía.
En cambio, el sistema utiliza una onda de choque accionada eléctricamente dentro de una corriente de agua que fluye, que empuja el agua salada a un lado del flujo y el agua dulce al otro, permitiendo una fácil separación de las dos corrientes. El nuevo enfoque se describe en eldiario Cartas de Ciencia y Tecnología Ambiental en un documento del profesor de ingeniería química y matemáticas Martin Bazant, estudiante graduado Sven Schlumpberger, estudiante de licenciatura Nancy Lu y ex postdoc Matthew Suss.
Este enfoque es "un sistema de separación fundamentalmente nuevo y diferente", dice Bazant. Y, a diferencia de la mayoría de los otros enfoques de desalinización o purificación de agua, agrega, este realiza una "separación sin membrana" de iones y partículas.
Las membranas en los sistemas de desalinización tradicionales, como las que usan ósmosis inversa, son "barreras selectivas", explica Bazant: Permiten el paso de moléculas de agua, pero bloquean los átomos de sal de sodio y cloro más grandes ". Este proceso se ve similar, pero es fundamentalmente diferente ", dice.
En el nuevo proceso, llamado electrodiálisis de choque, el agua fluye a través de un material poroso, en este caso, hecho de pequeñas partículas de vidrio, llamado frita, con membranas o electrodos intercalando el material poroso en cada lado. Cuando una corriente eléctricafluye a través del sistema, el agua salada se divide en regiones donde la concentración de sal se agota o enriquece. Cuando esa corriente aumenta hasta cierto punto, genera una onda de choque entre estas dos zonas, dividiendo bruscamente las corrientes y permitiendo que el agua dulce y saladaregiones a ser separadas por una simple barrera física en el centro del flujo.
"Genera un gradiente muy fuerte", dice Bazant.
Bazant explica que, aunque el sistema puede usar membranas a cada lado del material poroso, el agua fluye a través de esas membranas, no a través de ellas. Eso significa que no son tan vulnerables a la suciedad, una acumulación de material filtrado oa la degradación debido a la presión del agua, como sucede con la desalinización convencional basada en membranas, incluida la electrodiálisis convencional. "La sal no tiene que empujar a través de algo", dice Bazant. Las partículas de sal cargadas o iones, "simplemente se mueven hacia un lado," él dice.
El fenómeno subyacente de generar una onda expansiva de concentración de sal fue descubierto hace unos años por el grupo de Juan Santiago en la Universidad de Stanford. Pero ese hallazgo, que involucró experimentos con un pequeño dispositivo microfluídico y sin flujo de agua, no se usó para eliminarsal del agua, dice Bazant, quien actualmente está sabático en Stanford.
El nuevo sistema, por el contrario, es un proceso continuo, que utiliza agua que fluye a través de medios porosos baratos, que debería ser relativamente fácil de escalar para la desalinización o purificación de agua. "El avance aquí es la ingeniería [de un sistema práctico],"Dice Bazant.
Una posible aplicación sería la limpieza de grandes cantidades de aguas residuales generadas por fracturación hidráulica o fractura hidráulica. Esta agua contaminada tiende a ser salada, a veces con pequeñas cantidades de iones tóxicos, por lo que encontrar una forma práctica y económica de limpiarla seríaaltamente deseable. Este sistema no solo elimina la sal, sino también una amplia variedad de otros contaminantes, y debido a la corriente eléctrica que lo atraviesa, también puede esterilizar la corriente ". Los campos eléctricos son bastante altos, por lo que podemosmata la bacteria ", dice Schlumpberger.
La investigación produjo tanto una demostración de laboratorio del proceso en acción como un análisis teórico que explica por qué funciona el proceso, dice Bazant. El siguiente paso es diseñar un sistema ampliado que pueda pasar por pruebas prácticas.
Inicialmente, al menos, este proceso no sería competitivo con métodos como la ósmosis inversa para la desalinización de agua de mar a gran escala. Pero podría encontrar otros usos en la limpieza del agua contaminada, dice Schlumpberger.
Agrega que, a diferencia de otros enfoques de desalinización, este requiere poca infraestructura, por lo que podría ser útil para sistemas portátiles para su uso en ubicaciones remotas, o para emergencias donde el suministro de agua se ve interrumpido por tormentas o terremotos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por David L. Chandler. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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