Potabilizar el agua de mar en minutos
Una nueva membrana alternativa de desalinización de agua de mar para producir agua potable
Según la Organización Mundial de la Salud, unos 785 millones de personas en todo el mundo carecen de una fuente de agua potable limpia. A pesar de la enorme cantidad de agua que hay en la Tierra, la mayor parte es agua de mar y el agua dulce sólo representa un 2,5% del total. Una de las formas de proporcionar agua potable limpia es desalinizar el agua de mar. El Instituto Coreano de Ingeniería Civil y Tecnología de la Construcción (KICT) ha anunciado el desarrollo de una membrana de nanofibras electrospun para convertir el agua de mar en agua potable mediante un proceso de destilación por membrana.
Esquema del dispositivo de electrospinning coaxial.
Elsevier
La humectación de la membrana es el problema más difícil de la destilación por membrana. Si una membrana se humedece durante el proceso de destilación por membrana, la membrana debe ser reemplazada. El humedecimiento progresivo de la membrana se ha observado especialmente en operaciones de larga duración. Si una membrana se humedece por completo, el rendimiento de la destilación por membrana es ineficaz, ya que el flujo de alimentación a través de la membrana da lugar a un permeado de baja calidad.
Un equipo de investigación del KICT, dirigido por el Dr. Yunchul Woo, ha desarrollado membranas coaxiales de nanofibras electrospun fabricadas mediante una nanotecnología alternativa, que es el electrospinning. Esta nueva tecnología de desalinización demuestra que tiene el potencial de ayudar a resolver la escasez mundial de agua dulce. La tecnología desarrollada puede evitar los problemas de humectación y también mejorar la estabilidad a largo plazo en el proceso de destilación por membrana. Las nanofibras deben formar una estructura jerárquica tridimensional en las membranas para conseguir una mayor rugosidad superficial y, por tanto, una mejor hidrofobicidad.
La técnica de electrospinning coaxial es una de las opciones más favorables y sencillas para fabricar membranas con estructuras jerárquicas tridimensionales. El equipo de investigación del Dr. Woo utilizó poli(fluoruro de vinilideno-co-hexafluoropropileno) como núcleo y aerogel de sílice mezclado con una baja concentración del polímero como cubierta para producir una membrana compuesta coaxial y obtener una superficie de membrana superhidrofóbica. De hecho, el aerogel de sílice presentaba una conductividad térmica mucho más baja que la de los polímeros convencionales, lo que permitía aumentar el flujo de vapor de agua durante el proceso de destilación de la membrana debido a la reducción de las pérdidas de calor por conducción.
La mayoría de los estudios en los que se utilizaron membranas de nanofibras electrospun en aplicaciones de destilación por membrana funcionaron durante menos de 50 horas, aunque mostraron un alto rendimiento del flujo de vapor de agua. Por el contrario, el equipo de investigación del Dr. Woo aplicó el proceso de destilación por membrana utilizando la membrana de nanofibras electrospun fabricada durante 30 días, es decir, 1 mes.
La membrana de nanofibras coaxiales electrospun realizó un rechazo de sal del 99,99% durante 1 mes. Según los resultados, la membrana funcionó bien sin problemas de humectación y ensuciamiento, debido a su bajo ángulo de deslizamiento y a sus propiedades de conductividad térmica. La polarización de la temperatura es uno de los principales inconvenientes de la destilación por membrana. Puede disminuir el rendimiento del flujo de vapor de agua durante el funcionamiento de la destilación por membrana debido a las pérdidas de calor por conducción. La membrana es adecuada para aplicaciones de destilación por membranas a largo plazo, ya que posee varias características importantes, como un bajo ángulo de deslizamiento, una baja conductividad térmica, la evitación de la polarización de la temperatura y la reducción de los problemas de humectación y ensuciamiento, a la vez que mantiene un alto rendimiento de flujo de vapor de agua sobresaturado.
El equipo de investigación del Dr. Woo señaló que es más importante tener un proceso estable que un alto rendimiento de flujo de vapor de agua en un proceso de destilación por membrana disponible en el mercado. El Dr. Woo afirmó que "la membrana coaxial de nanofibras electrospun tiene un gran potencial para el tratamiento de soluciones de agua de mar sin sufrir problemas de humectación y puede ser la membrana adecuada para aplicaciones de destilación por membrana a escala piloto y real".
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