Uma fonte importante e crescente de água doce na área seca pode produzir baixos resíduos prejudiciais, usando eletricidade e nova membrana feita na Universidade de Michigan.
As membranas podem ajudar a reduzir ou eliminar os resíduos de salmoura produzidos como um subproduto da água do mar para beber água. Hoje, o desperdício de salmoura líquido é armazenado em lagoas até que a água evapora, deixando o sal sólido ou a brin concentrada na parte de trás da salmoura que pode ser processada posteriormente. No entanto, a salmoura requer tempo para evaporar, oferecendo oportunidades suficientes para a poluição subterrânea da água.
Lugares também são um problema. Para cada litro de água potável produzida na planta típica de decalinação, 1,5 litros de salmoura são produzidos. De acordo com uma pesquisa da ONU, 37 bilhões de galões de resíduos de salmoura são produzidos em todo o mundo todos os dias. Quando há uma escassez de espaço para lagoas de evaporação, as plantas de dessalização dão a injeção subterrânea do brin ou jogam -a no mar. O aumento dos níveis de sal próximo à árvore do caos pode danificar o ecossistema marinho.
“Há um grande impulso no setor de destaque para obter melhores soluções”, disse Jovan Kamsev, professor assistente da UM em engenharia química e autor do estudo publicado hoje. Nature Chemical Engineering. “Nossa tecnologia pode ajudar o caos a se tornar mais sustentável, reduzindo os resíduos ao usar baixa energia”.
Para eliminar o desperdício de salmoura, os engenheiros de decaldação querem se concentrar no sal de tal maneira que ele pode facilmente cristalizar em cubas de arte que podem ocupar mais de 100 acres de espaço do que as lagoas. A água separada pode ser usada para beber ou agricultura, quando o sal sólido pode ser cortado para produtos úteis. A água do mar não é apenas cloreto de sódio – ou sal de mesa – mas metais valiosos, como lítio da bateria, magnésio para aloges leves e potássio para fertilizantes.
As plantas de dessalização podem se concentrar nas salmoura, aquecendo e evapora a água, que é muito intensiva em energia, ou oposta de Asosis, que só funciona em salinidade relativamente baixa. A eletrodiálise é uma alternativa esperançosa porque funciona com alta densidade de sal e requer relativamente pouca energia. O processo usa eletricidade para se concentrar no sal, que existe na água como um átomo e moléculas carregadas chamadas de íons.
Aqui está como o processo funciona. Muitos canais separados pela membrana fluem água e cada membrana tem cargas elétricas em frente aos vizinhos. Todo o fluxo é flanqueado por um par de eletrodos. Os íons salgados positivos avançam em direção a eletrodos carregados negativamente e são fechados por membrana carregada positivamente. Os íons negativos avançam em direção a eletrodos positivos, parando por uma membrana negativa. Ele cria dois tipos de canais – um que deixa íons positivos e negativos e o outro entra nos íons, causando água pura e fluxos concentrados de brin.
No entanto, a eletrodiálise tem seu próprio limite de salinidade. À medida que a concentração de sal aumenta, os íons começam a vazar através da membrana de eletrodiálise. Embora o mercado exista no mercado, eles tendem a transportar os íons muito lentamente, tornando os requisitos de eletricidade seis vezes mais que a água do mar médio para salmadas.
Os pesquisadores embalam um número recorde de moléculas carregadas na membrana, aumentam sua força de transição de íons e sua condutividade-que significa que eles podem remover mais sal com menos energia. Com sua química, os pesquisadores podem produzir membranas dez vezes mais condutores do que a membrana de vazamento no mercado hoje.
A carga densa geralmente atrai uma grande quantidade de moléculas de água, o que limita quanta carga pode caber na membrana de eletrodiálise convencional. As membranas estão inchadas assim que a água absorve e a carga é misturada. Na nova membrana, os conectores feitos de carbono impedem o abscesso, bloqueando as moléculas carregadas juntas.
O nível de restrições pode ser alterado para controlar o vazamento e a condutividade da membrana. Permitir vazar alguns níveis pode empurrar o viajante para fora da membrana disponível comercialmente. Os pesquisadores esperam que a personalização da membrana ajude a detê -la.
“Nem toda membrana é adequada para todos os propósitos, mas nosso estudo mostra amplas preferências”, “Pós -Dortoral, com engenharia química David Kitto e o primeiro autor do estudo.” A água é um recurso tão importante, por isso seria incrível nos ajudar a resolver uma solução sustentável para nossa crise global na água “.
A pesquisa foi financiada pelo Departamento de Energia dos EUA e dependia das instalações de raios-X da NSF no Centro de Ciência e Engenharia de Pesquisa de Pesquisa de Materiais da Universidade da Pensilvânia.
A equipe solicitou uma proteção de patente com a ajuda da UM Innovation Partnership.