Proporcionar agua potable más segura a los necesitados puede ser un poco más fácil. Según los investigadores de Penn State, una nueva técnica de desalinización puede eliminar la sal del agua utilizando menos energía que los métodos anteriores.
"A nivel mundial, hay un acceso reducido al agua dulce", dijo Bruce Logan, profesor de ingeniería de la Universidad Evan Pugh y profesor de ingeniería ambiental de Stan y Flora Kappe. "Cada vez más, las aguas que se utilizan están deterioradas, ya seadebido a la sal u otros contaminantes, por lo que vemos una creciente necesidad de depender de fuentes de agua menos óptimas ".
Para combatir este problema, Logan y sus colegas Christopher Gorski, profesor asistente de ingeniería ambiental, y Taeyoung Kim, erudito postdoctoral en ingeniería ambiental, han ideado un método de desalinización llamado desionización de electrodos de batería BDI.técnicas de desionización capacitiva estándar CDI al eliminar la etapa de regeneración y bajar el voltaje requerido para completar el proceso.
Las técnicas CDI estándar desalinizan el agua separando los iones del agua. Una celda CDI típica consiste en dos electrodos unidos en lados opuestos de un canal de flujo. Los electrodos capturan los iones de sal a través de los intercambios eléctricos que se producen cuando se aplica una corriente eléctrica a la celdaLa célula se regenera liberando los iones de sal en un segundo ciclo alternando la dirección de la corriente eléctrica aplicada. Dado que el CDI no requiere membranas y tiene menores requerimientos de energía que otros métodos populares, se está convirtiendo en una tecnología competitiva para eliminar la sal.del agua. El problema con los sistemas CDI es que están limitados por la baja adsorción de sal cuando se usan los 1.2 voltios típicamente aplicados. El aumento del voltaje aplicado mejora la adsorción de sal, pero también aumenta el potencial de reacciones secundarias no deseadas que desperdician energía y puedencrear corrosión permanente del electrodo.
En el sistema BDI recientemente desarrollado por el equipo, una celda de flujo personalizada utiliza dos canales. Los canales están separados por una membrana y dos electrodos de batería idénticos están asegurados en cada extremo.
Para probar la efectividad de la célula, el equipo alimentó cada canal con una solución salada a un caudal específico mientras aplicaba una corriente eléctrica constante a la célula. Se utilizaron varias densidades de corriente, dependiendo del número de pilas de membranas. Los investigadores luego invirtieronel flujo de voltaje de la celda cuando alcanzó un mínimo de −0.6 voltios o un máximo de +0.6 voltios.
El equipo descubrió que el sistema BDI eliminó efectivamente la sal a niveles consistentes con CDI, mientras usaba solo un voltaje aplicado de 0.6 voltios. Además, el bajo voltaje requerido y los materiales utilizados ayudaron a prevenir reacciones secundarias no deseadas, lograron mayores habilidades de desalinización y consumieronmenos energía que el CDI tradicional.
Dado que el equipo creó la producción simultánea de agua desalinizada y concentrada en dos canales, también evitó el enfoque de dos ciclos, por lo que el sistema ya no necesita pasar por la etapa de regeneración. Además, descubrieron que el apilamiento de membranas adicionales entre los electrodos reduceconsumo de energía aún más.
"Otras personas han hablado sobre capturar energía del segundo ciclo CDI, pero es realmente difícil de hacer y, por lo tanto, no es práctico", dijo Logan. "Nuestro sistema evita ese segundo paso de regeneración simplemente cambiando el flujo capturado alternandola dirección de la corriente eléctrica aplicada. Eso hace que sea muy fácil de operar y utiliza muy poca energía ".
Aunque la configuración actual no es adecuada para desalinizar agua extremadamente salada como el agua de mar, los resultados muestran que la técnica BDI podría ser efectiva como un método de baja energía para agua salobre o ligeramente salada, como agua subterránea o para desalinizar aguaantes de que entre en las plantas de tratamiento.
"No hay nada que inherentemente impida su uso con agua de mar, es solo que a medida que el agua se vuelve más y más salada, hay otros problemas con los que tenemos que lidiar, como el aumento del consumo de energía y el ensuciamiento de la membrana, que pueden reducir su utilidad relativaa otros enfoques ", dijo Logan.
Los investigadores ahora planean trabajar para ampliar y mejorar la estabilidad del sistema.
"Esta es una tecnología innovadora", dijo Logan. "Esto no es algo que está disponible y comercializado. Es algo que está a la vanguardia de las nuevas formas de sacar sal del agua".
Esta investigación fue publicada en Cartas de Ciencia y Tecnología Ambiental en septiembre. La Fundación Nacional de Ciencias, la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah y la Universidad Penn State proporcionaron fondos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Penn State College of Engineering . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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