Grupo de investigadores crea nueva membrana para producir agua dulce
Los investigadores del Laboratorio Nacional Sandia, en los Estados Unidos, desarrollaron una nueva membrana para electrodiálisis, cuya estructura se inspiró en una proteína de algas, la que podrá ser utilizada para producir agua dulce para la agricultura y producción de energía.
El grupo compartió la concepción de esta membrana en un artículo publicado recientemente en la revista científica Soft Matter. La electrodiálisis utiliza energía eléctrica para capturar sal del agua de mar, para así producir sal de mesa, y remover sal del agua salobre para hacer agua dulce, pero también podrá ser utilizada para retirar sal de aguas residuales, para entregar una nueva fuente de agua dulce.
Los investigadores descubrieron la adición de un aminoácido común, llamado de fenilalanina, a una membrana de electrodiálisis, permitió capturar y remover mejor los iones positivos, como, por ejemplo, el sodio.
Nueva metodología para el riego agrícola sustentable.
"La adición de fenilalanina a la membrana de electrodiálisis aumentó la selectividad de los iones positivos en una cantidad significativa, para nuestra sorpresa", dice Susan Rempe, bioingeniera del proyecto.
Garantizar un abastecimiento adecuado de agua dulce es un problema de seguridad nacional, afirmó. El agua dulce es esencial para todo, desde beber y cultivar hasta producir energía a partir de centrales nucleares, carbón y gas natural.
Agua limpia, con menos electricidad
Actualmente, el método de osmosis inversa es utilizado comercialmente para retirar sal del agua de mar, o de agua salobre, para producir agua dulce, pero tiene varias limitaciones. Una de ellas es la necesidad de alta presión para empujar el agua dulce fuera de una solución cada vez más salada. Según Rampe, la fuerza motriz de la alta presión es cara y lleva a que la membrana se obstruya fácilmente por el material no disuelto en el agua.
Mimicking mother nature Inspired by an algae protein, Sandia scientists developed a new membrane that removes salt from seawater and wastewater to make fresh water, while using less electricity https://t.co/xXF4RcqKpc pic.twitter.com/TE0rQA7Lnu
— Sandia National Labs (@SandiaLabs) September 27, 2021
Mientras más concentrada sea la solución salada, mayor será el problema. Como resultado, hay pocas opciones para la limpieza de aguas residuales saladas. De acuerdo con el ejemplo dado por Rempe, el agua producida por la fractura hidráulica para recuperar gas natural, que puede ser diez veces más salada que el agua de mar, generalmente es enterrada en el subsuelo en lugar de ser devuelta al medioambiente.
La electrodiálisis es un método potencialmente mejor que la osmosis inversa, porque utiliza corriente eléctrica para extraer iones de sal, dejando como resultado agua dulce. Según Rempe, este proceso necesita menos energía y hace que las membranas sean menos susceptibles de obstruirse. La electrodiálisis necesita de un par de membranas para producir agua dulce: una que capture iones con carga positiva, como el sodio, y una que capture iones con carga negativa, como el cloruro.
En el futuro, a Rempe le gustaría de crear una membrana de electrodiálisis capaz de separar iones de metales de tierras raras. Los metales de tierras raras son utilizadas en convertidores catalíticos para automóviles, imanes potentes, baterías recargables y teléfonos móviles, y en su mayoría son extraídos en China.