Inginerii au transformat apa de mare în apă potabilă cu ajutorul unei noi metode ieftine

Cercetătorii au dezvoltat electrozi din pânză de carbon care îndepărtează eficient borul din apa de mare, înlocuind potențial substanțele chimice costisitoare din desalinizare.

Electrozii îndepărtează borul din apa desalinizată prin scindarea moleculelor în ioni. Ionii de hidroxid se leagă de bor, care aderă la electrozii pozitivi, asigurând o producție mai sigură de apă potabilă.

• Oamenii de știință au recreat reacțiile chimice antice care ar fi putut declanșa viața
• Studiu: Tinerii se confruntă cu o criză a bunăstării emoționale și a sensului în viață

Descoperirea, dezvoltată de o echipă de ingineri de la Universitatea din Michigan (UM) și Universitatea Rice, marchează un progres crucial în ceea ce privește producerea apei de mare sigure pentru băut.

„Dispozitivul nostru reduce cerințele chimice și energetice ale desalinizării apei de mare, îmbunătățind în mod semnificativ durabilitatea mediului și reducând costurile cu până la 15 %, sau aproximativ 20 de cenți pe metru cub de apă tratată”, a declarat Weiyi Pan, cercetător postdoctoral la Universitatea Rice și coautor al studiului, într-o declarație.

Borul, o componentă naturală a apei de mare, devine un contaminant toxic în apa potabilă atunci când trece de filtrele convenționale de îndepărtare a sării. Nivelurile de bor din apa de mare depășesc adesea limitele stabilite de Organizația Mondială a Sănătății pentru apa potabilă sigură și depășesc toleranța multor plante agricole, scrie InterestingEngineering.

Eliminarea eficientă a borului din apa de mare

Membranele convenționale de osmoză inversă se luptă să elimine borul, deoarece acesta există în apa de mare sub formă de acid boric neutru din punct de vedere electric, care trece prin filtrele concepute să respingă particulele încărcate.

„Am dezvoltat o nouă tehnologie care este destul de scalabilă și care poate elimina borul într-un mod eficient din punct de vedere energetic în comparație cu unele dintre tehnologiile convenționale”, a declarat Jovan Kamcev, profesor asistent de inginerie chimică și știință și inginerie macromoleculară la UM și coautor corespondent al studiului.

Diagrama ilustrează modul în care electrozii cercetătorilor îndepărtează borul. Inițial, majoritatea ionilor de sare sunt îndepărtați prin osmoză inversă. Pentru a rezolva această problemă, instalațiile de desalinizare adaugă de obicei o bază pentru a transforma acidul boric într-o formă încărcată negativ. După îndepărtarea acestui bor încărcat într-o a doua etapă a osmozei inverse, baza este neutralizată cu ajutorul acidului. Dar cheltuielile pentru aceste alte proceduri cresc foarte mult.

Noul dispozitiv simplifică procesul, reducând nevoia de substanțe chimice și energie suplimentare. Capacitatea globală de desalinizare a atins 95 de milioane de metri cubi pe zi în 2019, iar noile membrane concepute pentru eliminarea borului ar putea economisi aproximativ 6,9 miliarde de dolari pe an.

Echipa subliniază că instalațiile la scară largă, cum ar fi uzina de desalinizare Claude „Bud” Lewis Carlsbad din San Diego, ar putea economisi milioane de dolari pe an.

Noul dispozitiv simplifică procesul

Aceste reduceri de costuri ar putea face din apa de mare o sursă mai viabilă de apă potabilă, soluționând criza globală a apei, care se accentuează. Se estimează că rezervele de apă dulce vor acoperi doar 40 % din cerere până în 2030, conform unui raport din 2023 al Comisiei globale privind economia apei.

Electrozii avansați elimină eficient borul prin prinderea acestuia în pori căptușiți cu structuri care conțin oxigen și care se leagă în mod specific de bor, permițând în același timp trecerea altor ioni. Cu toate acestea, borul trebuie să aibă o sarcină negativă pentru a adera la locurile de captare.

Electrozii creează ioni de hidrogen pozitivi și ioni de hidroxid negativi prin scindarea apei între două straturi, mai degrabă decât prin introducerea unei baze chimice pentru a induce această sarcină. Prin legarea cu borul, hidroxidul furnizează sarcina necesară pentru ca acesta să adere la electrodul pozitiv. Eliminând necesitatea unei a doua etape de osmoză inversă, această metodă reduce cheltuielile și consumul de energie.

După ce borul este eliminat, ionii de hidrogen și hidroxid se recombină pentru a crea apă neutră, fără bor, oferind o metodă durabilă și eficientă de desalinizare a apei sărate.

Detaliile privind cercetarea echipei au fost publicate în revista Nature Water.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Apa minerală carbogazoasă poate ajuta la slăbit, susțin cercetătorii din Japonia

Test de cultură generală. Ce este apa carbogazoasă?

Aproape un sfert dintre speciile de apă dulce sunt amenințate de extincție

NATO respinge categoric propunerea lui Donald Trump de a crește cheltuielile de apărare