Las salmueras hipersalinas (agua que contiene altas concentraciones de sales disueltas y cuyos niveles de solución salina son más altos que el agua del océano) son una preocupación ambiental creciente en todo el mundo. Muy desafiante y costoso de tratar, resultan del agua producida durante la producción de petróleo y gas, concentrado de desalinización interior, Lixiviados de vertederos (un problema importante para los vertederos de residuos sólidos municipales), Desulfuración de gases de combustión aguas residuales de centrales eléctricas de combustibles fósiles. y efluentes de procesos industriales.

Si las salmueras hipersalinas no se gestionan correctamente, pueden contaminar los recursos hídricos tanto superficiales como subterráneos. Pero si hubiera un simple, forma económica de desalar las salmueras, grandes cantidades de agua estarían disponibles para todo tipo de usos, desde la agricultura hasta las aplicaciones industriales, y posiblemente incluso para consumo humano.

Un equipo de ingeniería de Columbia dirigido por Ngai Yin Yip, profesor asistente de ingeniería ambiental y de la tierra, informa que han desarrollado un enfoque de desalinización radicalmente diferente - "extracción con solvente por variación de temperatura (TSSE)" - para salmueras hipersalinas. El estudio, publicado en línea en Cartas de ciencia y tecnología ambientales , demuestra que TSSE puede desalar salmueras de muy alta salinidad, hasta siete veces la concentración de agua de mar. Esto es mucho más que ósmosis inversa, el estándar de oro para la desalación de agua de mar, y puede contener aproximadamente el doble de concentraciones de sal de agua de mar.

En la actualidad, las salmueras hipersalinas se desalan por membrana (ósmosis inversa) o por evaporación del agua (destilación). Cada enfoque tiene limitaciones. Los métodos de ósmosis inversa son ineficaces para las salmueras de alta salinidad porque las presiones aplicadas en la ósmosis inversa escalan con la cantidad de sal:las salmueras hipersalinas requieren presurizaciones prohibitivamente altas. Técnicas de destilación, que evaporan la salmuera, son muy intensivos en energía.

Yip ha estado trabajando en la extracción por solventes, un método de separación ampliamente utilizado para procesos de ingeniería química. El relativamente económico, sencillo, y la técnica de separación efectiva se utiliza en una amplia gama de industrias, incluida la producción de compuestos orgánicos finos, purificación de productos naturales, y extracción de valiosos complejos metálicos.

"Pensé que la extracción con solventes podría ser un buen enfoque alternativo de desalinización que es radicalmente diferente de los métodos convencionales porque no tiene membranas y no se basa en el cambio de fase evaporativa". "Yip dice." Nuestros resultados muestran que TSSE podría ser una tecnología disruptiva:es eficaz, eficiente, escalable y se puede alimentar de forma sostenible ".

TSSE utiliza un solvente de baja polaridad con solubilidad en agua dependiente de la temperatura para la extracción selectiva de agua sobre sal de alimentos salinos. Debido a que no tiene membranas y no se basa en la evaporación del agua, puede eludir las limitaciones técnicas que limitan los métodos más tradicionales. En tono rimbombante, TSSE funciona con calor de bajo grado ( <70 C) que es económico y, a veces, incluso gratuito. En el estudio, TSSE eliminó hasta el 98,4% de la sal, que es comparable a la ósmosis inversa, el estándar de oro para la desalinización de agua de mar. Los hallazgos también demostraron una alta recuperación de agua> 50% para las salmueras hipersalinas, también comparable a las actuales operaciones de desalación de agua de mar. Pero, a diferencia de TSSE, La ósmosis inversa no puede manejar salmueras hipersalinas.

"Creemos que TSSE será transformador para la industria del agua, ", agrega." Puede desplazar la práctica prevaleciente de la destilación costosa para la desalinización de salmueras de alta salinidad y abordar las salinidades más altas que la RO no puede manejar, "Yip agrega." Esto mejorará radicalmente la sostenibilidad en el tratamiento del agua producida, concentrado de desalinización interior, lixiviados de vertedero, y otras corrientes hipersalinas de importancia emergente. Podemos eliminar los problemas de contaminación de estas salmueras y crear productos más limpios, agua más utilizable para nuestro planeta ".

El enfoque TSSE de Yip tiene un camino claro hacia la comercialización. La entrada de calor puede ser suministrada de forma sostenible por fuentes térmicas de bajo grado, como el calor residual industrial, geotermia de pozos poco profundos, y colectores solares de baja concentración. Ahora está trabajando para perfeccionar aún más el funcionamiento de TSSE como método de desalinización para poder diseñar mejoras adicionales en el rendimiento y probarlo con muestras del mundo real en el campo.

El estudio se titula "Desalinización sin membrana y no evaporativa de salmueras hipersalinas mediante extracción con disolvente por oscilación de temperatura".