Nuevo método de desalinización

La seguridad del agua se está convirtiendo en un reto mundial urgente. Cientos de millones de personas ya viven en regiones con escasez de agua, y las Naciones Unidas proyectan que para 2030 cerca de la mitad de la población mundial vivirá en zonas con gran falta de agua. Ello supondrá una crisis incluso para países desarrollados como los EE.UU., donde los gestores de 40 estados esperan una escasez de agua dulce en los próximos 10 años. A medida que la población mundial y el PIB crezcan, también lo hará la demanda de agua dulce. Y, con el continuo aumento de las temperaturas mundiales, la escasez de agua sólo empeorará.

Cada vez se usan más procesos de desalinización para aumentar los suministros de agua. De hecho, se prevé que la capacidad mundial de desalinización se duplique entre 2016 y 2030. Pero estos procesos son costosos y pueden ser perjudiciales para el medio ambiente. La salinidad ultra alta de las salmueras que son el subproducto de la desalinización puede ser varias veces superior a la salinidad del agua de mar y sus opciones de gestión son especialmente difíciles para las instalaciones de desalinización en tierra firme.

Durante el año pasado, unos investigadores de Columbia Engineering han estado refinando su método de desalinización no convencional para salmueras hipersalinas – la llamada TSSE (temperature swing solvent extraction) – que se muestra muy prometedora para un uso generalizado. La TSSE es radicalmente diferente a los métodos convencionales porque es una técnica que no utiliza membranas y no se basa en el cambio de fase por evaporación: es efectiva, eficiente, escalable y sostenible. En un nuevo artículo, publicado en la revista Environmental Science & Technology, el equipo informa sobre su método.

Según Ngai Yin Yip, profesor asistente de ingeniería terrestre y ambiental que dirigió el estudio, «Evaporar y condensar el agua es la práctica actual, pero esta es muy intensiva en energía y prohibitivamente costosa. Nosotros pudimos lograr una descarga sin líquido sin hervir el agua… y esto es un gran avance para desalinizar las salmueras de salinidad ultra alta que demuestra cómo nuestra técnica TSSE puede ser una tecnología transformadora para la industria mundial del agua».

El proceso TSSE de Yip comienza con la mezcla de un disolvente de baja polaridad con la salmuera de alta salinidad. A bajas temperaturas (el equipo utilizó 5 °C), el disolvente TSSE extrae el agua de la salmuera pero no las sales (que están presentes en la salmuera en forma de iones). Controlando la proporción de disolvente y salmuera, el equipo puede extraer toda el agua de la salmuera en el disolvente para inducir la precipitación de las sales; después de que toda el agua es «aspirada» en el disolvente, las sales forman cristales sólidos y caen al fondo, que luego pueden ser fácilmente tamizadas.

Después de que los investigadores separen las sales precipitadas, calientan el disolvente cargado de agua a una temperatura moderada de alrededor de 70 °C. A esta temperatura más alta, la solubilidad del disolvente para el agua disminuye y el agua es exprimida del disolvente, como una esponja. El agua separada forma una capa debajo del disolvente y tiene mucha menos sal que la salmuera inicial. Puede ser fácilmente desviada y el disolvente regenerado puede ser reutilizado para el siguiente ciclo de TSSE.

«No esperábamos que la TSSE funcionara tan bien como lo hizo», dice Yip. «De hecho, cuando estábamos discutiendo su potencial, pensamos justo lo contrario, que el proceso probablemente se agotaría en algún momento cuando hubiera demasiada sal para que siguiera funcionando. Así que fue una feliz sorpresa cuando convencí al investigador principal Chanhee Boo para que lo intentara».

Con una salmuera simulada (preparada en laboratorio) de 292.500 partes por millón de sólidos disueltos, el grupo de Yip fue capaz de precipitar más del 90% de la sal en la solución original. Además, los investigadores estimaron que el proceso utilizó solo alrededor de un cuarto de la energía requerida para la evaporación del agua, un 75% de ahorro de energía comparado con la evaporación térmica de la salmuera. Reutilizaron el disolvente durante varios ciclos sin pérdida notable de rendimiento, demostrando que el disolvente se conservaba y no se gastaba durante el proceso.

Luego, para demostrar la aplicabilidad práctica de la tecnología, el equipo tomó una muestra de campo de salmuera de alta salinidad, de nuevo con éxito. (Fuente: NCYT Amazings)