Las salmueras hipersalinas (agua que contiene altas concentraciones de sales disueltas y cuyos niveles de solución salina son más altos que el agua de los océanos) son una preocupación ambiental cada vez mayor en todo el mundo. Muy difíciles y costosos de tratar, son el resultado del agua producida durante la producción de petróleo y gas, el concentrado de desalinización del interior, el lixiviado de vertederos (un problema importante para los vertederos de residuos sólidos municipales), las aguas residuales de desulfuración de gases de combustión de las centrales eléctricas de combustibles fósiles y los efluentes de plantas industriales. procesos

Si las salmueras hipersalinas se administran incorrectamente, pueden contaminar los recursos de agua superficial y subterránea. Pero si hubiera una forma sencilla y económica de desalinizar las salmueras, se dispondría de grandes cantidades de agua para todo tipo de usos, desde la agricultura hasta las aplicaciones industriales, y posiblemente incluso para el consumo humano.

Un equipo de Columbia Engineering dirigido por Ngai Yin Yip, profesor asistente de ingeniería de la tierra y del medio ambiente, informa que ha desarrollado un enfoque de desalinización radicalmente diferente ("extracción de solvente por variación de temperatura (TSSE)") para salmueras hipersalinas. El estudio, publicado en línea en Letras de Ciencia y Tecnología Ambiental, demuestra que la TSSE puede desalinizar salmueras de muy alta salinidad, hasta siete veces la concentración de agua de mar. Esto es mucho más que la ósmosis inversa, el estándar de oro para la desalinización del agua de mar, y puede sostener aproximadamente dos veces las concentraciones de sal de agua de mar.

VIDEO: https://youtu.be/P8VPVdZm0r8

Actualmente, las salmueras hipersalinas se desalinizan por membrana (ósmosis inversa) o por evaporación del agua (destilación). Cada enfoque tiene limitaciones. Los métodos de ósmosis inversa no son efectivos para las salmueras con alto contenido salino porque las presiones se aplican en la escala de ósmosis inversa con la cantidad de sal: las salmueras hipersalinas requieren presurizaciones prohibitivamente altas. Las técnicas de destilación, que evaporan la salmuera, son muy intensivas en energía.

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

"Pensé que la extracción con solvente podría ser un buen método alternativo de desalinización que es radicalmente diferente de los métodos convencionales porque no tiene membrana y no se basa en el cambio de fase por evaporación", dice Yip. "Nuestros resultados muestran que la TSSE podría ser una tecnología disruptiva: es efectiva, eficiente, escalable y puede ser impulsada 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 membrana y no se basa en la evaporación del agua, puede eludir las restricciones técnicas que limitan los métodos más tradicionales. Es importante destacar que TSSE es alimentado por calor de bajo grado (< 70 C) that is inexpensive and sometimes even free. In the study, TSSE removed up to 98.4% of the salt, which is comparable to reverse osmosis, the gold standard for seawater desalination. The findings also demonstrated high water recovery >50% para las salmueras hipersalinas, también comparables a las operaciones actuales de desalinización de agua de mar. Pero, a diferencia de la TSSE, la ósmosis inversa no puede manejar salmueras hipersalinas.

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

El enfoque TSSE de Yip tiene un camino claro hacia la comercialización. La entrada de calor se puede suministrar de forma sostenible mediante fuentes térmicas de baja calidad, como el calor residual industrial, los colectores solares de pozos poco profundos y de baja concentración. Ahora está trabajando para perfeccionar aún más la forma en que TSSE funciona como un método de desalinización para poder diseñar mejoras adicionales en el rendimiento y probarlas con muestras reales en el campo.

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