Investigadores de la Universidad de Bath han desarrollado un proceso de desalinización revolucionario que tiene el potencial de funcionar en unidades móviles alimentadas con energía solar.
El proceso es de bajo costo, bajo consumo de energía y bajo mantenimiento, y tiene el potencial de proporcionar agua potable a las comunidades en áreas remotas y afectadas por desastres donde el agua dulce es escasa.
Desarrollado por el Centro de Investigación e Innovación del Agua de la universidad en asociación con la Universidad Agrícola de Bogor de Indonesia y la Universidad de Johannesburgo, el prototipo de unidad de desalinización es un sistema impreso en 3D con dos cámaras internas diseñadas para extraer y / o acumular sal.aplicados, los cationes de sal iones cargados positivamente y los aniones de sal iones cargados negativamente fluyen entre las cámaras a través de conjuntos de microagujeros en una fina membrana sintética. El flujo solo puede ocurrir en una dirección gracias a un mecanismo que tiene paralelos entecnología telefónica. Como resultado de este flujo unidireccional, la sal se bombea fuera del agua de mar. Esto contrasta con el proceso clásico de desalinización, en el que se bombea agua en lugar de sal a través de una membrana.
La desalación, que convierte el agua de mar en agua dulce, se ha convertido en un proceso fundamental para el suministro de agua potable y de riego donde el agua dulce es escasa. Tradicionalmente, ha sido un proceso intensivo en energía que se lleva a cabo en grandes plantas industriales.
El profesor Frank Marken del Departamento de Química dijo: "Hay momentos en los que sería enormemente beneficioso instalar pequeñas unidades de desalinización alimentadas por energía solar para dar servicio a un pequeño número de hogares. Las grandes plantas industriales de agua son esenciales para la vida del siglo XXI,pero no sirven de ayuda cuando vives en un lugar remoto donde el agua potable es escasa o donde hay una catástrofe costera que acaba con el suministro de agua dulce ".
El sistema de desalinización de Bath se basa en 'iónicos', donde un diodo catiónico una membrana semipermeable cargada negativamente con poros microscópicos se combina con una resistencia aniónica un dispositivo que solo permite el flujo de iones negativos cuandoEstá aplicado.
"Esto equivale a un proceso completamente nuevo para eliminar la sal del agua", dijo el profesor Marken. "Somos los primeros en usar diodos diminutos del tamaño de una micra en un prototipo de desalinización".
Agregó: "Este es un sistema de baja energía sin partes móviles. Otros sistemas usan enormes presiones para empujar el agua a través de nano-poros, pero solo eliminamos las sales. Lo más intrigante es que las bombas e interruptores externos se pueden reemplazarmediante procesos microscópicos dentro de la membrana, un poco como funcionan las membranas biológicas ".
Otro beneficio de la unidad de desalinización Bath es que también permite el proceso opuesto, la concentración de sal, minimizando así el desperdicio. La sal separada se puede cristalizar y luego usar, potencialmente como un complemento alimenticio o unLa mayoría de los demás procesos de desalinización bombean sal en forma de salmuera de regreso al mar, perturbando el ecosistema marino.
Todo va bien, el profesor Marken cree que su departamento podría implementar una unidad de desalinización móvil en funcionamiento en cinco años. Sin embargo, primero el equipo necesita encontrar materiales más robustos y colaboradores para ayudar a refinar la invención y ampliarla.El prototipo de prueba de concepto actualmente puede eliminar el 50% de la sal de una muestra de agua salada, pero para que el agua de mar sea potable, el contenido de sal debe reducirse en un 90%.
Budi Riza Putra, la estudiante de doctorado en Química que dirigió el proyecto, dijo: "Necesitamos encontrar materiales porosos nuevos y mejores capaces de bombear iones. Se debe optimizar el espesor de la membrana, el número de poros y el diámetro de los poros. Esperamos encontrar materialesexpertos que pueden ayudarnos con esto ".
En su búsqueda por encontrar nuevas membranas, los investigadores han centrado su atención en los materiales biológicos. Junto con la Dra. Katarzyna Szot-Karpi? Ska y su grupo en la Academia Polaca de Ciencias en Varsovia, creen que son los primeros investigadores enutilizar con éxito los bacteriófagos virus que infectan y se replican dentro de las bacterias para crear una película capaz de separar la sal del agua.
"Nuestro bacteriófago llamado M13 parece espagueti pero es un millón de veces más pequeño", explica el Sr. Riza Putra. "Si hacemos las condiciones un poco ácidas, las hebras de nano-espagueti se pegan, creando una película delgada con pequeños agujerosCuando probamos este material como una membrana para la desalinización, descubrimos que funcionaba: comenzó a actuar como un diodo, bombeando iones en una sola dirección ".
Agregó: "Antes que nosotros, nadie pensó en usar virus como membranas para la desalinización del agua".
Sin embargo, aunque M13 muestra potencial como una bomba de membrana para la desalinización de agua, no es perfecto. "El sustrato se desintegra a medida que aumentan las concentraciones de sal y a pH neutro", explica el profesor Marken. "Entonces, o bien encontramos una manera de mejorar elsemipermeabilidad del material bacteriófago o debemos encontrar otras alternativas de membranas de diodo iónico más robustas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Bath . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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