La cristalización de salmuera con energía solar podría aliviar los impactos ambientales de la desalinización del agua de mar.

El tratamiento de la salmuera residual con un cristalizador autolimpiante que funciona con energía solar podría ser una forma ecológica y eficiente de hacer que la desalinización del agua de mar sea más sostenible.

En regiones desérticas, La desalinización del agua de mar proporciona agua dulce esencial para beber y para la agricultura. Un problema importante es que el proceso genera grandes cantidades de salmuera concentrada que a menudo se libera en los lagos y ríos cercanos o de regreso al mar. dañando la vegetación y la vida marina ". Con el endurecimiento de las regulaciones ambientales y el aumento de la conciencia pública, hay presión para tratar la salmuera con descarga de líquido cero, "dice Chenlin Zhang, un doctorado estudiante en KAUST. Esto significa extraer hasta la última gota de agua y dejar cristales minerales sólidos que pueden recuperarse para otros usos.

Actualmente, la cristalización requiere contenedores costosos resistentes a la corrosión y grandes cantidades de energía para hervir la salmuera o grandes áreas de tierra como estanques de evaporación dedicados. Los cristalizadores solares que utilizan materiales fototérmicos para convertir la luz solar en calor están ganando popularidad pero tienen un rendimiento limitado porque acumulan cristales de sal. que reducen la absorción de luz en la superficie.

Para abordar esto, un equipo dirigido por Peng Wang construyó un cristalizador tridimensional que separa el material fototérmico de la salmuera utilizando aluminio altamente conductor. La luz solar entra por la parte superior abierta de una columna cuadrada y un revestimiento fototérmico en la pared interior transfiere el calor a través de una hoja de aluminio a las paredes exteriores. Una membrana porosa envuelta alrededor del exterior absorbe la salmuera de un depósito debajo y la esparce por la superficie. El calor evapora el agua y los cristales de sal se acumulan en el exterior, dejando limpia la pared interior.

"La sal acumulada se puede raspar fácilmente con la mano o dejar que se acumule lo suficiente como para caer finalmente por su propio peso, ", explica Zhang." Tal autolimpieza podría ser muy útil en sistemas a escala industrial ".

Su dispositivo funcionó bien en soluciones de sal experimentales, pero cuando se prueba con agua del Mar Rojo, las tasas de evaporación disminuyeron casi a cero y los cristales de magnesio obstruyeron los poros.

El equipo de Wang resolvió esto agregando una pequeña cantidad de ácido nitrilotriacético, un inhibidor de cristalización barato y biodegradable, a la salmuera sin tratar. "Nuestra estrategia podría resolver el problema de larga data de la formación de incrustaciones de sal en cristalizadores convencionales y es una forma prometedora de tratar la salmuera con cero descarga de líquido, "dice Wang.

Cuando funciona con luz solar artificial, su cristalizador trató la salmuera del Mar Rojo continuamente durante 288 horas, evaporando agua a una tasa horaria de 2,42 kilogramos por metro cuadrado de superficie. Cuando se alimenta con luz solar real en la azotea de un edificio residencial en KAUST, Evaporó 48 kilogramos de agua por día por metro cuadrado de superficie, a pesar de las horas de oscuridad.

El equipo de Wang está trabajando en mejoras para hacer que su cristalizador de energía solar sea comercialmente escalable. "También investigaremos la recuperación de minerales útiles, como magnesio y potasio, de las sales sólidas y revelan el verdadero valor de la salmuera residual, " él añade.