Que tal unha desalinización eficiente da auga de mar? Moita auga a baixo prezo

O acceso a auga potable limpa e segura é unha necesidade que, lamentablemente, está mal atendida en moitas partes do mundo. A desalinización da auga do mar sería de gran axuda en moitas rexións do mundo, se, por suposto, estivese dispoñibles métodos suficientemente eficientes e dentro dunha economía razoable.

Nova esperanza para o desenvolvemento de custo-beneficio formas de obter auga doce eliminando o sal do mar apareceu o ano pasado cando os investigadores informaron dos resultados dos estudos utilizando material tipo esqueleto organometálico (MOF) para filtración de auga de mar. O novo método, desenvolvido por un equipo da Universidade de Monash de Australia, require moito menos enerxía que outros métodos, dixeron os investigadores.

Esqueletos organometálicos MOF Son materiais moi porosos cunha gran superficie. As grandes superficies de traballo enroladas en pequenos volumes son excelentes para a filtración, é dicir. captura de partículas e partículas en líquido (1). O novo tipo de MOF chámase PSP-MIL-53 úsase para atrapar sal e contaminantes na auga do mar. Colocado na auga, retén selectivamente ións e impurezas na súa superficie. En 30 minutos, MOF foi capaz de reducir o total de sólidos disoltos (TDS) da auga de 2,233 ppm (ppm) a menos de 500 ppm. Isto está claramente por debaixo do limiar de 600 ppm recomendado pola Organización Mundial da Saúde para a auga potable.

1. Visualización do funcionamento dunha membrana organometálica durante a desalinización da auga de mar.

Usando esta técnica, os investigadores puideron producir ata 139,5 litros de auga doce por quilo de material MOF por día. Unha vez que a rede MOF se "enche" de partículas, pódese limpar rápida e facilmente para reutilizala. Para iso, colócase á luz solar, que libera os sales atrapados en só catro minutos.

“Os procesos de desalinización por evaporación térmica son intensivos en enerxía, mentres que outras tecnoloxías como osmose inversa (2), teñen moitos inconvenientes, incluíndo un alto consumo de enerxía e produtos químicos para a limpeza e decloración de membranas", explica Huanting Wang, líder do equipo de investigación de Monash. "A luz solar é a fonte de enerxía máis abundante e renovable da Terra. O noso novo proceso de desalinización baseado en adsorbentes e o uso da luz solar para a rexeneración proporcionan unha solución de desalinización ecolóxica e de aforro enerxético.

2. Sistema de desalinización de auga de mar por ósmose en Arabia Saudita.

Do grafeno á química intelixente

Nos últimos anos xurdiron moitas ideas novas para desalinización de auga de mar de eficiencia enerxética. "Técnico novo" segue de preto o desenvolvemento destas técnicas.

Escribimos, entre outras cousas, sobre a idea dos americanos da Universidade de Austin e dos alemáns da Universidade de Marburg, que usar un chip pequeno dun material polo que circula unha corrente eléctrica de tensión insignificante (0,3 voltios). Na auga salgada que flúe dentro da canle do dispositivo, os ións de cloro neutralízanse e fórmanse parcialmente campo eléctricocomo nas células químicas. O efecto é que o sal flúe nunha dirección e a auga doce na outra. O illamento ocorre auga doce.

Científicos británicos da Universidade de Manchester, dirixidos por Rahul Nairi, crearon en 2017 unha peneira a base de grafeno para eliminar eficazmente o sal da auga do mar.

Nun estudo publicado na revista Nature Nanotechnology, os científicos argumentaron que podería usarse para crear membranas de desalinización. óxido de grafeno, en lugar de grafeno puro caro e difícil de atopar. O grafeno dunha soa capa debe ser perforado en pequenos buratos para facelo permeable. Se o tamaño do burato é maior que 1 nm, os sales pasarán libremente polo burato, polo que os buracos que se van perforar deben ser máis pequenos. Ao mesmo tempo, os estudos demostraron que as membranas de óxido de grafeno aumentan o grosor e a porosidade cando se sumergen en auga. Equipo médico. Nairi demostrou que o recubrimento da membrana con óxido de grafeno cunha capa adicional de resina epoxi aumentaba a eficacia da barreira. As moléculas de auga poden atravesar a membrana, pero o cloruro de sodio non.

Un grupo de investigadores de Arabia Saudita desenvolveu un dispositivo que cre que transformará de forma efectiva unha central eléctrica de "consumidora" de auga nunha "produtora de auga doce". Os científicos publicaron un artigo que describe isto en Nature hai uns anos. nova tecnoloxía solarque pode desalinizar auga e producir ao mesmo tempo electricidade.

No prototipo construído, os científicos instalaron unha desalinizadora na parte traseira. batería solar. Á luz solar, a célula xera electricidade e libera calor. En lugar de perder esta calor á atmosfera, o dispositivo dirixe esta enerxía a unha planta que utiliza a calor como fonte de enerxía para o proceso de desalinización.

Os investigadores introduciron auga salgada e auga que contiña impurezas de metais pesados ​​como chumbo, cobre e magnesio no destilador. O dispositivo converteu a auga en vapor, que despois pasou a través dunha membrana de plástico que filtraba o sal e os restos. O resultado deste proceso é auga potable pura que cumpre os estándares de seguridade da Organización Mundial da Saúde. Os científicos dixeron que o prototipo, dun metro de ancho, podería producir 1,7 litros de auga limpa por hora. O lugar ideal para este dispositivo é nun clima seco ou semiseco, preto dunha fonte de auga.

Guihua Yu, un científico de materiais da Universidade Estatal de Austin, Texas, e os seus compañeiros de equipo propostos en 2019 filtrando eficazmente os hidroxeles de auga de mar, mesturas de polímerosque crean unha estrutura porosa e absorbente de auga. Yu e os seus colegas crearon unha esponxa de xel a partir de dous polímeros: un é un polímero de unión á auga chamado alcohol polivinílico (PVA) e o outro é un absorbente lixeiro chamado polipirrol (PPy). Mesturaron un terceiro polímero chamado quitosano, que tamén ten unha forte atracción pola auga. Os científicos informaron en Science Advances que lograron unha produción de auga pura de 3,6 litros por hora por metro cadrado de superficie celular, que é a máis alta xamais rexistrada e unhas doce veces mellor que a que se produce hoxe en día en versións comerciais.

A pesar do entusiasmo dos científicos, non se escoita que novos métodos ultraeficientes e económicos de desalinización utilizando novos materiais atoparán unha aplicación comercial máis ampla. Ata que iso ocorra, teña coidado.