Dispositivo del tamaño de una maleta hace que el agua de mar sea potable

por PAYAL DAR

Investigadores del MIT han desarrollado un prototipo de un dispositivo del tamaño de una maleta que puede convertir el agua de mar en agua potable segura.

Según la Asociación Internacional de Desalinización , más de 300 millones de personas en todo el mundo ahora obtienen su agua potable del mar. Con el cambio climático exacerbando la escasez de agua a nivel mundial, la desalinización de agua de mar está interviniendo para llenar el vacío. Pero mientras que las plantas de desalinización comerciales están diseñadas para satisfacer la demanda a gran escala, también existe la necesidad de sistemas portátiles que puedan llevarse a regiones remotas o instalarse como sustitutos de las obras municipales de agua después de un desastre.

Un estuche rígido negro contiene un dispositivo blanco con capas beige con cables que se conectan a la electrónica en la parte superior del interior del estuche.
La unidad pesa menos de 10 kilogramos, no requiere el uso de filtros y puede ser alimentada por un pequeño panel solar portátil. M. SCOTT BRAUER

Un grupo de científicos del MIT ha desarrollado una unidad de desalinización portátil de este tipo; es del tamaño de una maleta mediana y pesa menos de 10 kilogramos. La operación con un solo botón de la unidad no requiere conocimientos técnicos. Además, tiene un diseño completamente libre de filtros. A diferencia de los sistemas de desalinización portátiles existentes basados ​​en ósmosis inversa, el prototipo del equipo del MIT no necesita ningún bombeo de alta presión ni mantenimiento por parte de los técnicos.

Los investigadores del MIT describieron su invento en un artículo titulado “Sistema portátil de desalinización de agua de mar para generar agua potable en lugares remotos”. El documento se publicó en la edición en línea del 14 de abril de Environmental Science & Technology , una publicación de la American Chemical Society.

La unidad utiliza produce 0,3 litros de agua potable por hora, mientras consume unos minúsculos 9 vatios-hora de energía. Las operaciones de tratamiento de agua por ósmosis inversa a escala de planta pueden ser de tres a cuatro veces más eficientes energéticamente y producir cantidades mucho mayores de agua dulce a un ritmo mucho más rápido, pero los investigadores dicen que la compensación en términos de peso y tamaño hace que su invento sea el primer y único participante en un nuevo nicho de desalinización.

La característica más notable de la unidad es su diseño sin filtros. Un filtro es una barrera que atrapa las impurezas que no deseas en el agua, explica Jongyoon Han , ingeniero eléctrico y biológico, y autor principal del estudio. “No tenemos eso específicamente porque siempre tiende a obstruirse, y [entonces] debes reemplazarlo”. Esto hace que los sistemas portátiles tradicionales sean difíciles de usar para los laicos. En su lugar, los investigadores utilizan la polarización por concentración de iones (ICP) y la electrodiálisis (ED) para separar la sal del agua.

“En lugar de filtrar, estamos alejando los contaminantes [en este caso, la sal] del agua”, dice Han. Esta unidad portátil, añade, es una buena demostración de la eficacia de la tecnología de desalinización ICP. “Es bastante diferente de otras tecnologías, en el sentido de que puedo eliminar partículas grandes y sólidos en conjunto”.

Las manos sostienen un marco que contiene un rectángulo blanco de material con 6 tiras encima.

La configuración incluye un proceso de polarización de concentración de iones (ICP) de dos etapas, con agua que fluye a través de seis módulos en la primera etapa y luego tres en la segunda etapa, seguido de un solo proceso de electrodiálisis. M.SCOTT BRAUER

ICP utiliza una membrana selectiva de iones que permite el paso de un tipo de ion cuando se aplica corriente, ya sean cationes o aniones. “Lo que sucede es que, [si] estas membranas pueden transferir solo cationes, ¿qué pasa con los aniones?” pregunta Han. “Los aniones desaparecen cerca de la membrana porque a la naturaleza realmente no le gustan los iones libres dando vueltas…. Entonces, [como resultado, hay una región] cerca de la membrana que no tiene sal”. La región libre de sal es el lugar donde se recolecta el agua dulce.

“Lo que es único acerca de nuestra tecnología es que descubrimos una manera de separar… una gran variedad de contaminantes [del agua] en un solo proceso”, dice Han. “Entonces podemos pasar [directamente] del agua de mar al agua potable”.

Se necesitan 40 litros de agua de mar para producir un solo litro de agua potable. Esta tasa de recuperación del 2,5 por ciento puede parecer un alto costo ambiental, dice Junghyo Yoon, investigador del laboratorio de Han. Pero Yoon nos recuerda que el agua de mar es un recurso infinito, por lo que una baja tasa de recuperación no es un problema importante.

Una mano ajusta un tornillo en una caja blanca que intercala capas beige de material.

El dispositivo portátil no requiere filtros de reemplazo, lo que reduce en gran medida los requisitos de mantenimiento a largo plazo. M.SCOTT BRAUER

El dispositivo del grupo MIT es un sistema listo para usar; simplemente puede encenderlo, conectarlo a una fuente de agua salada y esperar el agua potable. “La caja incluye la batería y… [es] como la batería de una computadora portátil típica, entre 60 y 100 vatios”, dice Han. “Creemos que eso puede funcionar durante un día más o menos”. Un panel solar es otra opción, especialmente en una zona de desastre, donde podría no haber una fuente de energía eléctrica accesible.

Yoon señala que los resultados informados en el documento del grupo ya tienen un año. “[Desde que registramos los resultados enumerados en el documento], hemos aumentado con éxito la tasa de desalinización a 1 litro [de agua dulce] por hora”, informa. “Nos estamos esforzando para escalar hasta 10 litros por hora para aplicaciones prácticas”. Él espera asegurar suficiente inversión para fines de este año para dar los próximos pasos hacia la comercialización. “Esperamos poder tener el primer prototipo disponible para la prueba beta a fines de 2023. [Predecimos que] costará [US] $ 1,500”, dice Yoon.

Ese precio será mucho más barato que los sistemas portátiles de desalinización que se encuentran actualmente en el mercado, en su mayoría modelos que utilizan filtración por ósmosis inversa, que cuestan alrededor de $5,000. “Aunque tienen tasas de flujo más altas y generan una mayor cantidad de agua limpia porque [son] más grandes, generalmente no son tan fáciles de usar”, dice Han. “Nuestro sistema es mucho más pequeño y utiliza mucha menos energía. Y el objetivo aquí es generar suficiente agua, de una manera que sea muy fácil de usar para abordar esta necesidad particular de socorro en casos de desastre”.

Aparte del caudal, Han tampoco está contento con el consumo de energía del dispositivo en la actualidad. “No creemos que sea realmente óptimo”, dice. “Aunque [su eficiencia energética] es lo suficientemente buena, siempre se puede mejorar optimizando el [proceso]”.

Fuente: https://spectrum.ieee.org/portable-desalination-filter-free

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