En Bath se ha desarrollado un dispositivo que adopta un enfoque novedoso para eliminar la sal del agua. allanando el camino para los pequeños, unidades de desalación de energía solar

Investigadores de la Universidad de Bath han desarrollado un revolucionario proceso de desalinización que tiene el potencial de ser operado en dispositivos móviles, Unidades de energía solar.

El proceso es de bajo costo, bajo consumo de energía y bajo mantenimiento, y tiene el potencial de proporcionar agua potable a las comunidades en áreas remotas y afectadas por desastres donde el agua dulce es escasa.

Desarrollado por el Centro de Investigación e Innovación del Agua de la universidad en asociación con la Universidad Agrícola de Bogor de Indonesia y la Universidad de Johannesburgo, la unidad de desalación prototipo es un sistema impreso en 3D con dos cámaras internas diseñadas para extraer y / o acumular sal. Cuando se aplica energía, los cationes de sal (iones con carga positiva) y los aniones de sal (iones con carga negativa) fluyen entre las cámaras a través de conjuntos de microagujeros en una fina membrana sintética. El flujo solo puede ocurrir en una dirección gracias a un mecanismo que tiene paralelos en la tecnología de los teléfonos móviles. Como resultado de este flujo unidireccional, la sal se bombea del agua de mar. Esto contrasta con el proceso clásico de desalación, donde se bombea agua en lugar de sal a través de una membrana.

Desalinización, que convierte el agua de mar en agua dulce, se ha convertido en un proceso fundamental para el suministro de agua potable y de riego donde el agua dulce es escasa. Tradicionalmente, ha sido un proceso intensivo en energía llevado a cabo en grandes plantas industriales.

El profesor Frank Marken del Departamento de Química dijo:"Hay ocasiones en las que sería enormemente beneficioso instalar pequeños, Unidades de desalinización alimentadas por energía solar para dar servicio a un número reducido de hogares. Las grandes plantas industriales de agua son esenciales para la vida del siglo XXI, pero no ayudan cuando vives en un lugar remoto donde el agua potable es escasa, o donde hay una catástrofe costera que acaba con el suministro de agua dulce ".

El sistema de desalación de Bath se basa en 'iónicos, "donde un diodo catiónico (una carga negativa, membrana semipermeable tachonada de poros microscópicos) se combina con una resistencia aniónica (un dispositivo que solo permite el flujo de iones negativos cuando se aplica energía).

"Esto equivale a un proceso completamente nuevo para eliminar la sal del agua, ", dijo el profesor Marken." Somos las primeras personas en utilizar diodos diminutos del tamaño de una micra en un prototipo de desalinización ".

Añadió:"Este es un sistema de baja energía sin partes móviles. Otros sistemas utilizan enormes presiones para empujar el agua a través de nano-poros, pero solo quitamos las sales. Lo más intrigante, las bombas e interruptores externos pueden ser reemplazados por procesos microscópicos dentro de la membrana, un poco como funcionan las membranas biológicas ".

Otro beneficio de la unidad de desalinización Bath es que también permite el proceso opuesto, la concentración de sal, minimizando así el desperdicio. La sal separada se puede cristalizar y luego usar, potencialmente como complemento alimenticio o anticongelante. La mayoría de los demás procesos de desalinización bombean sal en forma de salmuera al mar, perturbando el ecosistema marino.

Todo va bien El profesor Marken cree que su departamento podría implementar una unidad de desalinización móvil en funcionamiento dentro de cinco años. Primero, sin embargo, el equipo necesita encontrar materiales más robustos, así como colaboradores para ayudar a refinar la invención y ampliarla. El prototipo de prueba de concepto actualmente puede eliminar el 50% de la sal de una muestra de agua salada, sino para hacer potable el agua de mar, el contenido de sal debe reducirse en un 90%.

Budi Riza Putra, el Doctorado en Química estudiante que lideró el proyecto, dijo:"Necesitamos encontrar nuevos y mejores materiales porosos capaces de bombear iones. Espesor de la membrana, El número de poros y el diámetro de los poros deben optimizarse. Esperamos encontrar expertos en materiales que puedan ayudarnos con esto ".

En su búsqueda por encontrar nuevas membranas, los investigadores han centrado su atención en los materiales biológicos. Junto con la Dra. Katarzyna Szot-Karpińska y su grupo en la Academia de Ciencias de Polonia en Varsovia, creen que son los primeros investigadores en utilizar con éxito los bacteriófagos (virus que infectan y se replican dentro de las bacterias) para crear una película capaz de separar la sal del agua.

"Nuestro bacteriófago (llamado M13) parece espagueti pero es un millón de veces más pequeño, "explica el Sr. Riza Putra." Si hacemos las condiciones un poco ácidas, las hebras de nano-espagueti se pegan, creando una película delgada con pequeños agujeros. Cuando probamos este material como membrana para desalación, descubrimos que funcionaba:empezó a actuar como un diodo, bombeando iones en una sola dirección ".

Añadió:"Antes que nosotros, nadie pensó en usar virus como membranas para la desalinización del agua ".

Sin embargo, mientras que M13 muestra potencial como bomba de membrana para la desalinización de agua, no es perfecto. "El sustrato se desintegra a medida que aumentan las concentraciones de sal y a pH neutro, "explica el profesor Marken". o encontramos una manera de mejorar la semipermeabilidad del material bacteriófago o debemos encontrar otra, alternativas de membrana de diodo iónico más robustas ".