Nueva técnica de desalinización también limpia y desinfecta el agua

- Mar 23, 2018-

Nueva técnica de desalinización también limpia y desinfecta el agua

La electrodiálisis tiene el potencial de desalar el agua de mar de forma rápida y económica, pero no elimina otros contaminantes como la suciedad y las bacterias. Ahora los ingenieros químicos también han descubierto cómo hacerlo.

Una de las necesidades más apremiantes del mundo es suministrar agua potable a su población. En las zonas rurales, casi la mitad de la población no tiene acceso a agua potable, por lo que el desafío es claro y está presente.

 

El problema, por supuesto, es que la mayor parte del agua del planeta es salina. Entonces, encontrar formas de desalar el agua de mar es un objetivo clave.

Martin Bazant, postdoctoral Daosheng Deng, y sus colegas en el Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge, dicen que han desarrollado una nueva forma de desalinizar agua, conocida como electrodiálisis por choque, que no solo elimina la sal sino también las partículas y las bacterias. "La electrodiálisis por choque tiene el potencial de permitir sistemas de purificación de agua más compactos y eficientes", dicen.

Uno de los grandes problemas con la desalinización es su costo. El método más común es destilar agua de mar en el vacío para que su punto de ebullición sea más bajo de lo normal. Sin embargo, este es un proceso intensivo de energía que es costoso. Entonces los ingenieros están constantemente buscando métodos más baratos.

El más común de estos es la ósmosis inversa. Esto funciona bombeando agua a través de una membrana que no permite que pasen los iones de sodio o cloro. Eso es significativamente menos intensivo en energía que los métodos de desalinización tradicionales, pero está limitado por la velocidad a la que el agua puede pasar a través de la membrana .

Entonces, en los últimos años, los ingenieros comenzaron a estudiar un proceso llamado electrodiálisis. Esto funciona de la manera opuesta al permitir que los iones de sodio y cloro pasen a través de una membrana en presencia de un campo eléctrico, dejando agua purificada en el otro lado.

Debido a que solo los iones, en lugar de las moléculas de agua, pasan a través de la membrana, la velocidad a la que esto puede desalar es mucho más alta que la ósmosis inversa .

Pero hay un problema con la electrodiálisis. Aunque elimina la sal del agua, no elimina otros contaminantes como la suciedad y las bacterias. Por lo tanto, requiere etapas adicionales de filtración y desinfección para que el agua sea potable.

Ahora Bazant, Deng y compañía dicen que han encontrado una manera de producir agua potable en un solo paso usando electrodiálisis. La clave es colocar una capa de material poroso cerca del cátodo que luego actúa como un filtro y elimina todo lo que no puede pasar a través de los microporos.

El material poroso en cuestión es vidrio ajustado, que se fabrica por sinterización de partículas de vidrio para formar un sólido poroso. El tamaño de poro es de alrededor de 0,5 micrómetros, por lo que cualquier elemento más grande que ese, como partículas de suciedad, no puede pasar.

Las bacterias tienden a ser más pequeñas sin embargo. Pero Bazant y Co demuestran que estos tampoco atraviesan el material, probablemente porque quedan atrapados o porque son destruidos por los poderosos campos eléctricos cercanos al cátodo. "Pudimos matar o eliminar aproximadamente el 99% de las bacterias E Coli viables presentes en el agua de alimentación al fluir a través del dispositivo de electrodiálisis de choque con voltaje aplicado", dicen.

De cualquier forma, la salida del nuevo dispositivo es agua purificada con poco o nada de contaminantes originales.

Esa es una máquina útil. Cualquier cosa que pueda desalinizar el agua y filtrarla y desinfectarla es digna de estudio adicional. Bazant y Co sugieren que podría ser útil para la ingeniería química.

La pregunta más importante, por supuesto, es si tal dispositivo podría purificar el agua a una escala más grande para aquellos que más lo necesitan. Eso significaría usar energía fotovoltaica, por ejemplo, y producir caudales confiables durante un período de tiempo prolongado.

Ese es otro desafío por completo. Convirtiendo un prototipo basado en laboratorio en una máquina práctica y confiable es igualmente difícil otra vez. Pero teniendo en cuenta lo que está en juego, la vida de millones de personas, sin duda vale la pena apuntar.