Ingenieros de la Universidad de California, Riverside ha desarrollado una nueva forma de recuperar casi el 100 por ciento del agua de soluciones salinas altamente concentradas. El sistema aliviará la escasez de agua en las regiones áridas y reducirá las preocupaciones en torno a la eliminación de salmuera de alta salinidad. como residuos de fracturación hidráulica.

La investigación, que implica el desarrollo de un elemento calefactor a base de nanotubos de carbono que mejorará enormemente la recuperación de agua dulce durante los procesos de destilación por membrana, fue publicado hoy en la revista Nanotecnología de la naturaleza . David Jassby, profesor asistente de ingeniería química y ambiental en la Facultad de Ingeniería Bourns de la UCR, lideró el proyecto.

Si bien la ósmosis inversa es el método más común para eliminar la sal del agua de mar, aguas residuales, y agua salobre, no es capaz de tratar soluciones salinas muy concentradas. Tales soluciones, llamadas salmueras, se generan en cantidades masivas durante la ósmosis inversa (como productos de desecho) y la fracturación hidráulica (como agua producida), y deben eliminarse de forma adecuada para evitar daños al medio ambiente. En el caso de la fracturación hidráulica, el agua producida a menudo se elimina bajo tierra en pozos de inyección, pero algunos estudios sugieren que esta práctica puede resultar en un aumento de terremotos locales.

Una forma de tratar la salmuera es la destilación por membrana, una tecnología de desalinización térmica en la que el calor impulsa el vapor de agua a través de una membrana, permitiendo una mayor recuperación de agua mientras la sal se queda atrás. Sin embargo, las salmueras calientes son altamente corrosivas, encareciendo los intercambiadores de calor y otros elementos del sistema en los sistemas tradicionales de destilación por membrana. Es más, porque el proceso se basa en la capacidad calorífica del agua, las recuperaciones de un solo paso son bastante bajas (menos del 10 por ciento), lo que lleva a requisitos complicados de gestión del calor.

"En un escenario ideal, la desalinización térmica permitiría la recuperación de toda el agua de la salmuera, dejando una pequeña cantidad de un sólido, sal cristalina que podría usarse o eliminarse, "Dijo Jassby." Desafortunadamente, Los procesos actuales de destilación por membrana se basan en una alimentación constante de salmuera caliente sobre la membrana. lo que limita la recuperación de agua a través de la membrana a aproximadamente un 6 por ciento ".

Para mejorar esto, Los investigadores desarrollaron una membrana basada en nanotubos de carbono que se calienta automáticamente y que solo calienta la salmuera en la superficie de la membrana. El nuevo sistema redujo el calor necesario en el proceso y aumentó el rendimiento de agua recuperada a cerca del 100 por ciento.

Además del rendimiento de desalinización significativamente mejorado, El equipo también investigó cómo la aplicación de corrientes alternas al elemento de calentamiento de la membrana podría prevenir la degradación de los nanotubos de carbono en el ambiente salino. Específicamente, se identificó una frecuencia umbral donde se evitó la oxidación electroquímica de los nanotubos, permitiendo que las películas de nanotubos funcionen durante períodos de tiempo significativos sin reducción del rendimiento. Los conocimientos proporcionados por este trabajo permitirán que los elementos calefactores basados ​​en nanotubos de carbono se utilicen en otras aplicaciones en las que la estabilidad electroquímica de los nanotubos es una preocupación.