La nueva técnica de desalinización también limpia y desinfecta el agua

Una de las necesidades más urgentes del mundo es suministrar agua potable a su población. En las zonas rurales, casi la mitad de la población no tiene acceso a agua potable, por lo que el desafío es claro y está presente.

El problema, por supuesto, es que la mayor parte del agua del planeta es salina. Por eso, encontrar formas de desalinizar el agua de mar es un objetivo clave.

Martin Bazant, postdoctorado Daosheng Deng, y sus colegas del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge, dicen que han desarrollado una nueva forma de desalinizar el agua, conocida como electrodiálisis de choque, que no solo elimina la sal sino también las partículas y las bacterias. La electrodiálisis de choque tiene el potencial de permitir sistemas de purificación de agua más compactos y eficientes, dicen.

Uno de los grandes problemas de la desalación es su coste. El método más común es destilar agua de mar al vacío para que su punto de ebullición sea más bajo de lo habitual. Sin embargo, este es un proceso que consume mucha energía y es caro. Por eso, los ingenieros buscan constantemente métodos más económicos.

El más común de ellos es la ósmosis inversa. Esto funciona bombeando agua a través de una membrana que no permite el paso de los iones de sodio o cloro. Eso es significativamente menos intensivo en energía que los métodos de desalinización tradicionales, pero está limitado por la velocidad a la que el agua puede pasar a través de la membrana.

Entonces, en los últimos años, los ingenieros han comenzado a estudiar un proceso llamado electrodiálisis. Esto funciona de manera opuesta al permitir que los iones de sodio y cloro pasen a través de una membrana en presencia de un campo eléctrico, dejando el agua purificada en el otro lado.

Debido a que solo los iones, en lugar de las moléculas de agua, atraviesan la membrana, la velocidad a la que esta puede desalinizarse es mucho mayor que la ósmosis inversa.

Pero hay un problema con la electrodiálisis. Aunque elimina la sal del agua, no elimina otros contaminantes como suciedad y bacterias. Por lo tanto, se requieren etapas adicionales de filtración y desinfección para hacer que el agua sea potable.

Ahora Bazant, Deng y compañía dicen que han encontrado una manera de producir agua potable limpia en un solo paso usando electrodiálisis. La clave es colocar una capa de material poroso cerca del cátodo que luego actúa como un filtro y elimina todo lo que no puede pasar a través de los microporos.

El material poroso en cuestión es vidrio encajado, que se fabrica sinterizando juntas partículas de vidrio para formar un sólido poroso. El tamaño de los poros es de alrededor de 0,5 micrómetros, por lo que nada más grande que eso, como las partículas de suciedad, no puede pasar.

Sin embargo, las bacterias tienden a ser más pequeñas. Pero Bazant y compañía demuestran que estos tampoco atraviesan el material, probablemente porque quedan atrapados o porque son destruidos por los poderosos campos eléctricos cercanos al cátodo. Pudimos matar o eliminar aproximadamente el 99% de los Y coli bacterias presentes en el agua de alimentación al fluir a través del dispositivo de electrodiálisis de choque con voltaje aplicado, dicen.

De cualquier manera, la salida del nuevo dispositivo es agua purificada con poco o ninguno de los contaminantes originales.

Esa es una máquina útil. Todo lo que pueda desalinizar el agua y al mismo tiempo filtrarla y desinfectarla merece un estudio más a fondo. Bazant y compañía sugieren que podría ser útil para la ingeniería química.

La pregunta más importante, por supuesto, es si un dispositivo de este tipo podría purificar el agua de manera rentable a mayor escala para quienes más lo necesitan. Eso significaría usar energía fotovoltaica, por ejemplo, y producir caudales confiables durante un período de tiempo prolongado.

Ese es otro desafío por completo. Convertir un prototipo de laboratorio en una máquina práctica y confiable es igualmente difícil. Pero teniendo en cuenta lo que está en juego, las vidas de millones de personas, ciertamente vale la pena apuntar.

Ref: arxiv.org/abs/1402.0058 : Purificación de agua por electrodiálisis de choque: desionización, filtración, separación y desinfección

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