Què tal la dessalinització eficient de l'aigua de mar? Molta aigua a un preu baix

L'accés a aigua potable neta i segura és una necessitat que, malauradament, està mal satisfeta a moltes parts del món. La dessalinització d'aigua de mar seria de gran ajuda en moltes regions del món, si, per descomptat, es disposa de mètodes suficientment eficients i dins d'una economia raonable.

Nova esperança per al desenvolupament de la rendibilitat maneres d'obtenir aigua dolça eliminant la sal marina va aparèixer l'any passat quan els investigadors van informar dels resultats d'estudis amb material tipus esquelet organometàl·lic (MOF) per a la filtració d'aigua de mar. El nou mètode, desenvolupat per un equip de la Universitat Monash d'Austràlia, requereix molt menys energia que altres mètodes, van dir els investigadors.

Esquelets organometàl·lics MOF Són materials altament porosos amb una gran superfície. Les grans superfícies de treball enrotllades en petits volums són ideals per a la filtració, és a dir. captura de partícules i partícules en líquid (1). El nou tipus de MOF s'anomena PSP-MIL-53 s'utilitza per atrapar sal i contaminants a l'aigua del mar. Col·locat a l'aigua, reté selectivament ions i impureses a la seva superfície. En 30 minuts, MOF va poder reduir el total de sòlids dissolts (TDS) de l'aigua de 2,233 ppm (ppm) a menys de 500 ppm. Això està clarament per sota del llindar de 600 ppm recomanat per l'Organització Mundial de la Salut per a l'aigua potable.

1. Visualització del funcionament d'una membrana organometàl·lica durant la dessalinització d'aigua de mar.

Mitjançant aquesta tècnica, els investigadors van poder produir fins a 139,5 litres d'aigua dolça per quilogram de material MOF al dia. Un cop la xarxa MOF s'ha "omplert" de partícules, es pot netejar ràpidament i fàcilment per reutilitzar-la. Per fer-ho, es posa a la llum del sol, que allibera les sals atrapades en només quatre minuts.

“Els processos de dessalinització per evaporació tèrmica consumeixen energia, mentre que altres tecnologies com ara osmosi inversa (2), tenen molts inconvenients, com ara un alt consum d'energia i productes químics per a la neteja i la decloració de membranes", explica Huanting Wang, líder de l'equip d'investigació de Monash. "La llum solar és la font d'energia més abundant i renovable de la terra. El nostre nou procés de dessalinització basat en adsorbents i l'ús de la llum solar per a la regeneració ofereixen una solució de dessalinització que estalvia energia i respectuosa amb el medi ambient".

2. Sistema de dessalinització d'aigua de mar per osmosi a l'Aràbia Saudita.

Del grafè a la química intel·ligent

En els darrers anys, han sorgit moltes idees noves dessalinització d'aigua de mar eficient energèticament. "Jove Tècnic" segueix de prop el desenvolupament d'aquestes tècniques.

Vam escriure, entre altres coses, sobre la idea dels americans a la Universitat d'Austin i els alemanys de la Universitat de Marburg, que utilitzar un xip petit d'un material pel qual circula un corrent elèctric de tensió insignificant (0,3 volts). A l'aigua salada que flueix dins del canal del dispositiu, els ions de clor es neutralitzen i es formen parcialment camp elèctriccom en les cèl·lules químiques. L'efecte és que la sal flueix en una direcció i l'aigua dolça en l'altra. Es produeix l'aïllament aigua dolça.

Científics britànics de la Universitat de Manchester, dirigits per Rahul Nairi, van crear un sedàs a base de grafè el 2017 per eliminar eficaçment la sal de l'aigua de mar.

En un estudi publicat a la revista Nature Nanotechnology, els científics van argumentar que es podria utilitzar per crear membranes dessalinitzadores. òxid de grafè, en lloc del grafè pur difícil de trobar i car. El grafè d'una sola capa s'ha de perforar en petits forats per fer-lo permeable. Si la mida del forat és més gran que 1 nm, les sals passaran lliurement pel forat, de manera que els forats a perforar han de ser més petits. Al mateix temps, els estudis han demostrat que les membranes d'òxid de grafè augmenten el gruix i la porositat quan es submergeixen a l'aigua. Equip de metges. Nairi va demostrar que el revestiment de la membrana amb òxid de grafè amb una capa addicional de resina epoxi augmentava l'eficàcia de la barrera. Les molècules d'aigua poden passar per la membrana, però el clorur de sodi no.

Un grup d'investigadors de l'Aràbia Saudita ha desenvolupat un dispositiu que creuen que transformarà eficaçment una central elèctrica d'un "consumidor" d'aigua en un "productor d'aigua dolça". Els científics van publicar un article que ho descriu a Nature fa uns anys. nova tecnologia solarque pot dessalinitzar aigua i produir alhora electricitat.

En el prototip construït, els científics van instal·lar un pot d'aigua a la part posterior. bateria solar. A la llum del sol, la cèl·lula genera electricitat i allibera calor. En lloc de perdre aquesta calor a l'atmosfera, l'aparell dirigeix ​​aquesta energia a una planta que utilitza la calor com a font d'energia per al procés de dessalinització.

Els investigadors van introduir aigua salada i aigua que contenia impureses de metalls pesants com ara plom, coure i magnesi al destil·lador. El dispositiu va convertir l'aigua en vapor, que després passava a través d'una membrana de plàstic que filtrava la sal i els residus. El resultat d'aquest procés és aigua potable pura que compleix els estàndards de seguretat de l'Organització Mundial de la Salut. Els científics van dir que el prototip, d'un metre d'ample, podria produir 1,7 litres d'aigua neta per hora. El lloc ideal per a aquest dispositiu és en un clima sec o semisec, a prop d'una font d'aigua.

Guihua Yu, un científic de materials a la Universitat Estatal d'Austin, Texas, i els seus companys van proposar el 2019 filtrant eficaçment els hidrogels d'aigua de mar, mescles de polímersque creen una estructura porosa que absorbeix l'aigua. Yu i els seus col·legues van crear una esponja de gel a partir de dos polímers: un és un polímer que s'uneix a l'aigua anomenat alcohol polivinílic (PVA) i l'altre és un absorbent lleuger anomenat polipirrol (PPy). Van barrejar un tercer polímer anomenat quitosà, que també té una forta atracció per l'aigua. Els científics van informar a Science Advances que han aconseguit una producció d'aigua pura de 3,6 litres per hora per metre quadrat de superfície cel·lular, que és la més alta mai registrada i unes dotze vegades millor que la que es produeix actualment en versions comercials.

Malgrat l'entusiasme dels científics, no se sap que els nous mètodes ultraeficients i econòmics de dessalinització amb nous materials trobaran una aplicació comercial més àmplia. Fins que això no passi, aneu amb compte.