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Un método de desalinización radicalmente nuevo podría ser disruptivo para la industria del agua

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  • Investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Columbia, en Nueva York, han diseñado un nuevo método de desalinización para salmuera hipersalina de bajo coste, eficiente y eficaz; podría suponer una solución para los desafíos del agua, cada vez mayores en todo el mundo.

La salmuera hipersalina, agua que contiene una alta concentración de sales disueltas, con un nivel de salinidad que supera el del agua de mar, es un problema ambiental cada vez mayor en todo el mundo. Su tratamiento es difícil y caro, y se genera en procesos como la extracción de petróleo y gas, como concentrado de plantas desalinizadoras, como lixiviado de vertederos (un problema importante para los vertederos municipales), en la desulfuración de gases de combustión en centrales eléctricas de combustibles fósiles, y como efluente de procesos industriales.

Si no se gestiona de forma adecuada, la salmuera puede contaminar los recursos hídricos superficiales y subterráneos. Pero con una forma sencilla y económica para la desalinización de la salmuera, se dispondría de grandes cantidades de agua para todo tipo de usos, desde la agricultura hasta las aplicaciones industriales, e incluso para consumo humano.

Si no se gestiona de forma adecuada, la salmuera puede contaminar los recursos hídricos superficiales y subterráneos

Un equipo de investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Columbia dirigido por Ngai Yin Yip, Profesor de Ingeniería de la Tierra y el Medio Ambiente, ha desarrollado un método de desalinización radicalmente diferente: extracción con disolvente y variación de temperatura [temperature swing solvent extraction], o TSSE, para salmuera hipersalina. El estudio, publicado en línea en Environmental Science & Technology Letters, demuestra que la TSSE puede utilizarse para la desalinización de salmueras de alta salinidad, con una concentración de hasta siete veces la del agua de mar. Es mucho más de lo que se puede hacer mediante ósmosis inversa, el método de referencia para la desalinización de agua de mar, que puede tratar una concentración de alrededor del doble la del agua de mar.

Figura de la producción de agua dulce a partir de salmuera hipersalina mediante extracción con disolvente y variación de temperatura.

Los resultados muestran que la TSSE podría ser una tecnología disruptiva: es eficaz, eficiente, escalable, y puede funcionar con energía sostenible

En la actualidad, la desalinización de la salmuera se realiza con membranas (ósmosis inversa) o mediante la evaporación del agua (destilación). Cada uno de estos métodos tiene sus limitaciones. La ósmosis inversa no es eficaz para salmuera de alta salinidad porque las presiones que se aplican aumentan con la concentración de sal: la salmuera hipersalina precisa presiones tal altas que serían prohibitivas. Las técnicas de destilación, que evaporan la salmuera, tienen un alto consumo energético.

Yip ha estado trabajando en la extracción con disolvente, un método de separación ampliamente utilizado en procesos de ingeniería química. Esta técnica de separación, relativamente barata, sencilla y eficaz, se utiliza en diversas industrias, como la producción de compuestos orgánicos finos, la purificación de productos naturales, o la extracción de complejos de metales valiosos.

“Pensé que la extracción con disolvente podía ser una buena alternativa para la desalinización, completamente diferente de los métodos convencionales, ya que no se utilizan membranas ni un cambio de estado por evaporación”, comenta Yip. “Nuestros resultados muestran que la TSSE podría ser una tecnología disruptiva: es eficaz, eficiente, escalable, y puede funcionar con energía sostenible”.

Las técnicas de destilación, que evaporan la salmuera, tienen un alto consumo energético

La TSSE utiliza un disolvente de baja polaridad cuya solubilidad en agua depende de la temperatura para la extracción selectiva de agua y no de sal de la solución salina. Debido a que no se realiza mediante membranas ni mediante evaporación de agua, se pueden evitar las limitaciones técnicas de otros métodos más tradicionales. Es importante destacar que en la TSSE se utiliza energía calorífica a una temperatura no muy alta, menor de 70º C, un aporte económico y a veces incluso gratuito. En el estudio, la TSSE eliminó hasta un 98,4% de la sal, comparable con la ósmosis inversa, el método de referencia para la desalinización de agua de mar. Los resultados también demostraron una recuperación mayor del 50% del agua en la salmuera hipersalina, también comparable con las operaciones de desalinización de agua de mar actuales. Sin embargo, al contrario que la TSSE, la ósmosis inversa no puede utilizarse para salmuera hipersalina.

“Creemos que la TSSE transformará la industria del agua. Puede desplazar la práctica habitual de utilizar destilación para la desalinización de salmuera hipersalina, con un coste alto, y por otra parte puede tratar salmuera de mayor salinidad que la ósmosis inversa”, añade Yip. “Se puede mejorar de forma radical la sostenibilidad del tratamiento del agua de procesos, concentrado de plantas desalinizadoras, lixiviado de vertederos, y otros efluentes hipersalinos de importancia creciente. Podemos eliminar los problemas de contaminación que supone la salmuera y crear agua más limpia y utilizable para el planeta”.

El método de TSSW de Yip claramente podrá proceder a la fase de comercialización. La energía calorífica necesaria puede proceder de fuentes sostenibles de calor a temperaturas no muy altas, como calor residual de procesos industriales, energía geotérmica de pozos superficiales, y colectores solares de baja concentración. Actualmente se está trabajando para refinar la TSSE como método de desalinización, con objeto de mejorar el rendimiento y probarlo sobre el terreno en la vida real.

Lee la noticia original en Smart Water Magazine.

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