El consumo excesivo, la actividad industrial y el crecimiento en 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 sufren de 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, China, Europa y los Estados Unidos. Sin embargo, los sistemas existentes son costosos y consumen mucha energía.
Jeff Ong, del Laboratorio de Síntesis y Catálisis Inorgánica de la Escuela Politécnica Federal de Lausana, Suiza (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% de la sal del agua de mar con el mismo rendimiento pero con menos energía. El sistema será probado en condiciones reales este año. Esta tecnología fue llamada E-METS.
Las dos tecnologías más utilizadas hasta ahora para desalinizar el agua son: la osmosis inversa (la más usada) y desalinización térmica. La osmosis inversa consiste en cuando dos líquidos idénticos separados por una membrana semipermeable tienen una concentración diferente de sal u otros minerales, el que tiene la 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 (aproximadamente 4–5 kWh / m 3) y las membranas se deterioran rápidamente, al igual que otros componentes, desgastados por partículas minerales. Deben limpiarse químicamente varias veces al año y reemplazarse con mucha frecuencia. Lo que se traduce en altos costos de mantenimiento y energía. Sin embargo, el concepto de desalinización utilizado por las membranas de uso de EPFL hechas de material hidrófobo inerte, se desgastan menos rápidamente y se pueden reciclar a bajo costo.
La desalinización térmica es un método que se realiza por evaporación y condensación. Para maximizar la separación de sal en más de un 99,9%, Ong reunió 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 interno y una transferencia de calor más eficiente. Al reducir la presión, el agua puede hervir a una temperatura inferior a 80 ° C. El vapor producido se enfría y se recupera como agua dulce. El resto del líquido, que contiene la sal restante, pasa a otra celda con una presión aún más baja, y así sucesivamente. Los elementos de recuperación de calor se utilizan para precalentar y vaporizar el agua salada restante, sin utilizar energía externa del sistema. En cada etapa, el vapor producido se enfría y el agua dulce resultante se recupera. El agua dulce se elimina con dispositivos intercambiadores de calor que se colocan de manera que enfríen el sistema. Al reutilizar el calor que de otro modo se perdería, el 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 separación de agua".
El prototipo de Ong reúne lo mejor de ambas tecnologías. Pero, las recientes mejoras en este prototipo híbrido también han resultado en un ahorro de tiempo, ya que el rendimiento es ahora el doble 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 de las tecnologías de separación térmica estándar y más de cuatro veces más que la ósmosis inversa.
Se ha creado una spin-off, Aqualife Global, para desarrollar y comercializar la tecnología E-METS. La disposición modular del sistema significa que puede adaptarse a la cantidad de agua a tratar. Este año, los cofundadores tienen la intención de desarrollar una versión que se ajuste a un contenedor de envío, facilitando su transporte y permitiendo que se configure donde más se necesita. Además de ser utilizado para desalinizar el agua de mar, el sistema se puede conectar a las plantas de ósmosis inversa, lo que les ayuda a producir mayores volúmenes de agua potable desalinizada. Los co-fundadores también ven muchas otras aplicaciones potenciales, como tratar las aguas residuales de la industria minera, y más específicamente para la extracción de litio, y eliminar el azufre de las aguas residuales producidas por las empresas de generación eléctrica. El sistema también podría usarse para tratar las aguas residuales producidas por las industrias agroalimentarias y de petróleo y gas.
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