Sabemos que el consumo excesivo, La actividad industrial y el crecimiento de la población mundial son algunos de los factores que amenazan el acceso al agua potable para una proporción cada vez mayor de personas en todo el mundo. Según cifras de la UNESCO de 2012, casi 700 millones de personas tienen un acceso limitado al agua, y ese número podría aumentar a 1.800 millones para 2025. La desalinización y el tratamiento de aguas residuales industriales pueden producir grandes cantidades de agua potable. y estos métodos ya se utilizan en muchos países y regiones como los Emiratos Árabes Unidos, Arabia Saudita, Porcelana, Europa y EE. UU .. Sin embargo, Los sistemas existentes son costosos y consumen mucha energía. Jeff Ong, del Laboratorio de Síntesis y Catálisis Inorgánica de EPFL, ha desarrollado una máquina de tratamiento de agua que combina los beneficios de todas las tecnologías principales que se utilizan actualmente y ofrece un rendimiento mejorado. Por ejemplo, el prototipo elimina más del 99,9 por ciento de la sal del agua de mar con el mismo rendimiento pero utilizando menos energía. El sistema se probará en condiciones reales este año.

Incrementar el rendimiento

La principal tecnología de desalinización a gran escala que se utiliza en la actualidad es la ósmosis inversa. Cuando dos líquidos idénticos separados por una membrana semipermeable tienen una concentración diferente de sal u otros minerales, el de menor concentración pasa a través de la membrana hasta que cada líquido tiene la misma concentración. Para revertir este proceso natural y por lo tanto maximizar la cantidad de agua dulce, se aplica presión al líquido más concentrado para que fluya a través de la membrana de filtración hacia el lado del agua potable. La técnica utiliza una cantidad relativamente grande de electricidad (alrededor de 4-5 kWh / m3) y las membranas se deterioran rápidamente, al igual que otros componentes, desgastado por partículas minerales. Deben limpiarse químicamente varias veces al año y reemplazarse con mucha frecuencia. "Eso resulta en altos costos de mantenimiento para los productores, "dice Ong. Sin embargo, el concepto de desalación utilizado por la escisión EPFL utiliza membranas de material inerte hidrófobo, se desgastan con menos rapidez y se pueden reciclar de forma económica.

Evaporar agua mediante elementos de recuperación de calor.

Para maximizar la separación de sal, que el prototipo EPFL aumenta a más del 99,9 por ciento, Ong armó una serie de módulos de desalinización basados ​​en evaporación. Para abordar la principal debilidad del sistema, el consumo de energía, realizó varias mejoras, incluida la recuperación de calor interna y una transferencia de calor más eficiente. Al reducir la presión, el agua se puede llevar a ebullición a una temperatura inferior a 80 ° C. El vapor producido se enfría y recupera como agua dulce. El resto del liquido que contiene la sal restante, pasa a otra celda con una presión aún menor, Etcétera. Los elementos de recuperación de calor se utilizan para precalentar y vaporizar el agua salada restante, sin utilizar ninguna energía del exterior del sistema. En cada etapa, el vapor producido se enfría y el agua dulce resultante se recupera. El agua dulce se elimina mediante dispositivos intercambiadores de calor que se colocan para enfriar el sistema. Al reutilizar el calor que de otro modo se perdería, E-METS tiene una huella de carbono mucho menor que un sistema térmico convencional. "Estos principios de flujo de evaporación y enfriamiento se emplean comúnmente en la industria de la energía nuclear, ", explica Ong." Somos los primeros en aplicar el concepto en el campo de la separación de agua ".

Tratar el agua muy salada

Las recientes mejoras en este prototipo híbrido también han dado como resultado un ahorro de tiempo, porque el rendimiento es ahora hasta dos veces mayor que el de los sistemas de ósmosis inversa. Además, el nuevo sistema tiene la ventaja de poder manejar concentraciones de sal muy altas, más de 200 g / l, que es el doble que las tecnologías de separación térmica estándar y más de cuatro veces más que la ósmosis inversa. Se pueden encontrar concentraciones de sal tan altas, por ejemplo, en las soluciones de residuos producidas por plantas de ósmosis inversa.

Se espera que el mercado de la desalinización tenga un valor de $ 27,4 mil millones en 2025, con el mercado de agua y tratamiento de agua por valor total de $ 675 mil millones. La puesta en marcha Aqualife Global, Actualmente se encuentra incorporado para comercializar la tecnología E-METS. La disposición modular del sistema significa que se puede adaptar a la cantidad de agua a tratar. Este año, los cofundadores tienen la intención de desarrollar una versión que quepa en un contenedor de envío, lo que facilita su transporte y permite instalarlo donde más se necesita. Además de utilizarse para desalar agua de mar, el sistema se puede conectar a plantas de ósmosis inversa, ayudándoles a producir mayores volúmenes de agua potable desalada. Los cofundadores también ven muchas otras aplicaciones potenciales, como el tratamiento de aguas residuales de la industria minera, y más específicamente para la minería de litio, y la eliminación de azufre de las aguas residuales producidas por empresas generadoras de electricidad. El sistema también podría utilizarse para tratar las aguas residuales producidas por las industrias agroalimentaria y de petróleo y gas.