La nueva membrana puede ayudar a eliminar los desechos salados

Una fuente importante y creciente de agua dulce en regiones secas puede producir menos desechos dañinos utilizando energía y nuevas membranas realizadas en la Universidad de Michigan.

Las plantas unánimas de membrana pueden ayudar a reducir o eliminar los desechos salados generados como un producto para cambiar el agua de mar en el agua potable. Hoy en día, los desechos salados líquidos se almacenan en los estanques hasta que el agua se evapora, la sal sólida o un Namkeen concentrado deben dejarse atrás, lo que puede procesarse más. Pero el tiempo requiere tiempo para evaporar la salmuera, dando suficientes oportunidades para contaminar el agua subterránea.

El espacio también es un problema. Para cada litro de agua potable producida en la planta de desalinización típica, se producen 1,5 litros de salmuera. Según un estudio de las Naciones Unidas, todos los días producen 37 mil millones de galones de salmuera. Cuando hay escasez de espacio para estanques de evaporación, las plantas ininterrumpidas inyectan salmuera bajo tierra o la tiran al mar. La falta de suspensión aumenta los niveles de sal cerca de las plantas que pueden dañar el ecosistema marino.

"Hay un gran impulso en la industria de la inducción para una mejor solución", dijo Jovan Kamsev, profesor asistente de ingeniería química de UM y autor de un estudio. Publicado En Ingeniería química de la naturaleza"Nuestra tecnología puede ayudar a las plantas a ser más duraderas al reducir los desechos al usar baja energía".

Para eliminar los desechos salados, a los ingenieros de desagüe les gustaría concentrarse en la sal para cristalizar fácilmente en las depósitos industriales en lugar de los estanques que pueden ocupar más de cien acres. Se puede usar agua separada para beber o agricultura, mientras que la sal sólida se puede cortar para productos útiles. Seavine contiene no solo cloruro de sodio, o sal de mesa, sino también metales valiosos como litio para baterías, magnesio para aleaciones de luz y potasio para fertilizantes.

Las plantas de falta de desplazamiento pueden enfocar las salmueras mediante agua cálida y evaporante, que es muy intensiva en energía, o con ósmosis inversa, que solo funciona en salinidad relativamente baja. Electrodialis es una opción prometedora, ya que funciona en altas concentraciones de sal y requiere energía relativamente baja. Este proceso utiliza electricidad para enfocar la sal, que está presente en forma de átomos y moléculas presentes en el agua llamadas iones.

Así es como funciona el proceso. El agua fluye en muchos canales separados por la membrana, y cada membrana tiene una carga eléctrica a diferencia de sus vecinos. Toda la corriente está flancas por un par de electrodos.

Los iones de sal positivos se mueven negativamente hacia los electrodos cargados y se evitan mediante una membrana cargada positivamente. Los iones negativos se mueven hacia electrodos positivos, cerrándose por una membrana negativa. Crea dos tipos de canales, uno que deja iones positivos y negativos y uno más que ingresa a iones, lo que resulta en agua pura y corrientes saladas centradas.

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Sin embargo, Electrodialis tiene sus propios límites de solución salina. A medida que aumentan las concentraciones de sal, los iones comienzan la fuga a través de las membranas electrodiales. Si bien las membranas resistentes a las fugas están presentes en el mercado, transportan los iones muy lentamente, lo que hace que los requisitos de electricidad sean sin prácticos a más de seis veces la sal en comparación con el agua de mar promedio.

Los investigadores cruzaron este límite empacando el número récord de moléculas cargadas en la membrana, lo que aumentó su poder de revolución de iones y su conductividad, lo que significa que podrían transportar más sal con poca potencia. Con su química, los investigadores pueden producir membrana que son diez veces más conductivas que la membrana relativamente a prueba de fugas en el mercado hoy en día.

La carga densa generalmente atrae muchas moléculas de agua, lo que limita cuánta carga puede caber en la membrana tradicional de electrodialis. La membrana se vuelve alegre al absorber el agua, y la carga se diluye. En la nueva membrana, los conectores hechos de carbono evitan la inflamación al bloquear las moléculas cargadas simultáneamente.

El nivel de restricción se puede cambiar para controlar la fuga y la conductividad de la membrana. El permiso de algunos niveles de fuga puede obtener aún más la conductividad más allá de la membrana de las membranas disponibles comercialmente. Los investigadores esperan que la adaptabilidad de la membrana ayude a descargarla.

"Cada membrana no se ajusta a cada propósito, pero nuestro estudio muestra una amplia gama de opciones", dijo David Kitto, un amigo postdorel en ingeniería química y los primeros autores del estudio. "El agua es un recurso tan importante, por lo que sería sorprendente ayudar a crear una solución permanente para nuestra crisis mundial de agua".