Un sencillo proceso extrae la valiosa sal de magnesio del agua de mar
Este método juega un nuevo truco con un viejo proceso
Desde la antigüedad, los seres humanos han extraído sales, como la de mesa, del océano. Aunque la sal de mesa es la más fácil de obtener, el agua de mar es una rica fuente de diferentes minerales, y los investigadores están explorando cuáles pueden extraer del océano. Uno de estos minerales, el magnesio, es abundante en el mar y cada vez más útil en la tierra.
Los investigadores pueden aislar las materias primas de magnesio del océano, lo que es importante para las aplicaciones de energías renovables.
Composite image by Cortland Johnson | Pacific Northwest National Laboratory
El magnesio tiene aplicaciones emergentes relacionadas con la sostenibilidad, como la captura de carbono, el cemento bajo en carbono y las posibles baterías de nueva generación. Estas aplicaciones están haciendo que se preste una atención renovada a la producción nacional de magnesio. En la actualidad, el magnesio se obtiene en Estados Unidos mediante un proceso de alto consumo energético a partir de salmueras de lagos salados, algunas de las cuales están en peligro debido a las sequías. El Departamento de Energía incluyó el magnesio en su reciente lista de materiales críticos para la producción nacional.
Un artículo publicado en Environmental Science & Technology Letters muestra cómo los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) y de la Universidad de Washington (UW) han encontrado una forma sencilla de aislar del agua de mar una sal de magnesio pura, materia prima del magnesio metálico. Su nuevo método hace fluir dos soluciones una al lado de la otra en una corriente larga. Denominado método de coflujo laminar, el proceso aprovecha el hecho de que las soluciones que fluyen crean una frontera de reacción constante. Las soluciones frescas fluyen, sin permitir que el sistema alcance el equilibrio.
Este método juega un nuevo truco con un viejo proceso. A mediados del siglo XX, las empresas químicas consiguieron crear materia prima de magnesio a partir de agua de mar mezclándola con hidróxido de sodio, conocido comúnmente como lejía. La sal de hidróxido de magnesio resultante, que da nombre al antiácido leche de magnesia, se procesaba entonces para fabricar magnesio metálico. Sin embargo, el proceso da lugar a una compleja mezcla de sales de magnesio y calcio, que son difíciles y costosas de separar. Este trabajo reciente produce sal de magnesio pura, lo que permite un procesamiento más eficiente.
"Normalmente, la gente hace avanzar la investigación sobre separaciones desarrollando materiales más complicados", dijo la química del PNNL y profesora afiliada de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UW Chinmayee Subban. "Este trabajo es muy emocionante porque estamos adoptando un enfoque completamente diferente. Hemos encontrado un proceso sencillo que funciona. Cuando se amplíe, este proceso podría ayudar a impulsar el renacimiento de la producción de magnesio en Estados Unidos al generar materia prima. Estamos rodeados de un enorme recurso azul sin explotar".
Del agua de Sequim a la sal sólida
Subban y el equipo probaron su nuevo método utilizando agua de mar del campus del PNNL-Sequim, lo que permitió a los investigadores aprovechar las instalaciones del PNNL en todo el Estado de Washington.
"Como miembro del personal de Ciencias Costeras, simplemente llamé a un miembro de nuestro equipo de química de Sequim y solicité una muestra de agua de mar", dijo Subban. "Al día siguiente, recibimos una nevera en nuestro laboratorio de Seattle. En su interior, encontramos paquetes fríos y una botella de agua de mar de Sequim refrigerada". Este trabajo representa la colaboración que puede darse entre los campus de Richland, Seattle y Sequim del PNNL.
En el método de coflujo laminar, los investigadores hacen fluir agua de mar junto a una solución con hidróxido. El agua de mar que contiene magnesio reacciona rápidamente para formar una capa de hidróxido de magnesio sólido. Esta fina capa actúa como barrera para la mezcla de la solución.
"El proceso de flujo produce resultados dramáticamente diferentes a la simple mezcla de la solución", dijo el investigador postdoctoral del PNNL Qingpu Wang. "La barrera inicial de hidróxido de magnesio sólido impide que el calcio interactúe con el hidróxido. Podemos producir selectivamente hidróxido de magnesio sólido puro sin necesidad de pasos adicionales de purificación".
La selectividad de este proceso lo hace especialmente potente. La generación de hidróxido de magnesio puro, sin ninguna contaminación de calcio, permite a los investigadores saltarse los costosos pasos de purificación, que consumen mucha energía.
Sostenibilidad para el futuro
El nuevo y suave proceso tiene el potencial de ser altamente sostenible. Por ejemplo, el hidróxido de sodio utilizado para extraer la sal de magnesio puede generarse in situ utilizando agua de mar y energía renovable marina. La eliminación del magnesio es un pretratamiento necesario para la desalinización del agua de mar. El acoplamiento del nuevo proceso con las tecnologías existentes podría facilitar y abaratar la transformación del agua de mar en agua dulce.
El equipo está especialmente entusiasmado con el futuro del proceso. Su trabajo es la primera demostración del método de coflujo laminar para separaciones selectivas. Este nuevo método tiene muchas aplicaciones potenciales adicionales, pero hay que seguir trabajando para comprender la química subyacente del proceso. Esta laguna de conocimientos ofrece nuevas posibilidades y direcciones de investigación para impulsar la economía azul.
"Queremos llevar este trabajo de lo empírico a lo predictivo", dijo el científico de materiales del PNNL Elias Nakouzi. "Hay una oportunidad apasionante para desarrollar una comprensión fundamental de cómo funciona este proceso, al tiempo que se aplica a problemas importantes como la creación de nuevos materiales energéticos y la consecución de la separación selectiva de iones difíciles de separar para el tratamiento del agua y la recuperación de recursos."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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