La nanotecnología ayuda a potabilizar agua salada
Los investigadores están estudiando los nanomateriales para su uso en la toma de agua de mar potable. Hoy en día, la desalinización del agua de mar es un proceso muy caro, pero la nanotecnología podría cambiar eso.
Si bien existe una gran cantidad de agua alrededor, sólo una pequeña parte de ella es potable. Según el USGS (Estados Unidos Geological Survey), los océanos contienen aproximadamente el 96,5 por ciento de toda el agua en la Tierra, pero, obviamente, agua salada no es potable. Luego están los problemas en el suministro y la calidad del agua.
Los problemas van desde la población de las ciudades que son demasiado grandes para la cantidad de agua disponible en ríos y lagos, a las aldeas rurales, donde se contamina el agua disponible, pero que no tienen instalaciones de tratamiento de agua. (Las Naciones Unidas estima que 1,1 mil millones de personas no tienen acceso a las instalaciones de tratamiento de agua.)
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Teniendo en cuenta estos problemas, la idea de hacer potable agua salada es atractivo. Sin embargo, el costo de hacerlo es actualmente muy alta. Para las comunidades cerca de agua de mar, la buena noticia es que la nanotecnología está ayudando a hacer la desalinización de agua salada más económico.
El movimiento natural de moléculas de agua en agua salada para igualar la concentración de contaminantes se llama ósmosis. El proceso de forzar las moléculas de agua a partir de agua salada al agua dulce es el inverso de este proceso y por lo tanto se llama ósmosis inversa.
El proceso de ósmosis inversa se utiliza en muchas plantas de desalinización. En este sistema, se coloca agua salada bajo presión, lo que fuerza a través de una membrana. La membrana es generalmente un polímero con muchos poros de tamaño nanométrico, y es un material que permite que el agua a través de los poros, pero se detiene sales y bacterias.
Sistemas de ósmosis inversa requieren bombas para mantener suficiente presión para forzar el agua a través de la membrana así como los procedimientos de limpieza para limpiar las bacterias que crecen en el lado de agua salada de la membrana, conocido como el ensuciamiento.
Los investigadores están investigando el uso de nanomateriales para reducir la presión necesaria para forzar el agua a través de la membrana y para reducir la capacidad de las bacterias para crecer en la membrana.
Hacer que el flujo de agua más fácilmente a través de la membrana
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Podemos ser capaces de beneficiarse de los nanotubos de carbono en las membranas que se utilizan en la ósmosis inversa para ayudar con el proceso de desalinización. Por ejemplo, una compañía llamada NanOasis está trabajando en membranas que contienen una película de polímero muy densa con poros de nanotubos de carbono.
Debido a que el interior de los nanotubos de carbono es muy suave, el agua se transporta a través de ellos más fácilmente. Y, mientras que los nanoporos permiten que el agua fluya a través, dejan de iones de sal, haciendo de este método perfecto para la desalinización. Este método podría reducir la energía necesaria para la desalinización de un 30 a 50 por ciento.
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Reducir las bacterias en la ósmosis inversa
Una empresa llamada NanoH2O añade nanopartículas para su membrana para optimizar propiedades tales como la rugosidad de la superficie y la carga. La compañía ha sido capaz de reducir la posibilidad de bacterias adheridas a la membrana. Dado que las bacterias en la membrana pueden reducir la cantidad de agua que pasa a través, lo que reduce las bacterias en la membrana significa que usted no tiene que apagar el sistema para la limpieza de todas las veces.
Explora desionización capacitiva
Un método de desalinización llamado desionización capacitiva tiene el potencial de ser más rentable que la ósmosis inversa. Una célula capacitiva desionización contiene dos electrodos, uno cargado positivamente y una carga negativa.
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Los electrodos se cargan porque la sal se compone de iones negativos y positivos. Debido a que las cargas opuestas se atraen, los iones con carga negativa son atraídos por el electrodo con carga positiva y los iones cargados positivamente son atraídos por el electrodo cargado negativamente. Por ejemplo, si usted disuelve la sal de mesa (cloruro de sodio) en agua, el sodio y el cloruro se separan para formar los iones de sodio cargados positivamente e iones cloruro con carga negativa.
Como agua de mar corre a través de la célula, los iones de sal se unen a los electrodos y agua desionizada sale del otro extremo de la célula. Esta técnica no requiere alta presión para empujar el agua a través de la membrana, como en la ósmosis inversa, por lo que sería menos costoso y utilizar menos energía.
Los investigadores están desarrollando electrodos hechos con nanomateriales para aumentar el área de superficie del electrodo, lo que debería aumentar la velocidad a la que una célula puede eliminar los iones de sal del agua de mar. Una técnica interesante es el uso de electrodos construidos a partir de copos de grafeno, que los investigadores de la Universidad de Australia del Sur han demostrado. Investigadores de todo el mundo también están intentando desarrollar sistemas de desionización capacitiva de bajo costo utilizando electrodos nanoestructurados.