Universitatea din Rochester dezvoltă un sistem solar de desalinizare fără saramură lichidă - extrage aproape 100% din săruri în formă solidă, cu potențial de recuperare a litiului

O nouă tehnologie de desalinizare ar putea reduce costurile și impactul de mediu prin eliminarea saramurii lichide – deșeul concentrat de sare care, în mod obișnuit, ajunge înapoi în ocean – și prin evitarea aditivilor chimici folosiți la pretratarea apei, potrivit Science Daily . Miza este operațională și de reglementare: evacuarea saramurii este una dintre cele mai sensibile probleme pentru instalațiile de desalinizare, din cauza efectelor asupra ecosistemelor marine. În prezent, metodele dominante – osmoza inversă (filtrare prin membrane) și distilarea termică (separare prin încălzire) – pot consuma multă energie, cer tratamente înainte și după proces și produc saramură. Când aceasta este deversată în mare, poate crește salinitatea locală și reduce nivelul de oxigen, cu efecte negative asupra organismelor marine, notează publicația. Cum funcționează sistemul: panouri solare din „metal negru” cu suprafață autocurățabilă Echipa de la University of Rochester a dezvoltat un sistem de desalinizare solar-termică bazat pe panouri din „metal negru”, tratat cu lasere cu impulsuri ultrarapide (femtosecunde – o cvadrilionime de secundă). Tratamentul modifică suprafața metalului la nivel microscopic, astfel încât acesta: absoarbe aproape toată radiația solară incidentă, încălzind rapid pelicula de apă; devine „superhidrofil” (superwicking), adică apa se întinde repede pe suprafață, în loc să formeze picături. Panoul are o zonă activă (unde are loc evaporarea) și o zonă pasivă pe margini. Sărurile și mineralele rămase după evaporare nu se depun pe zona activă, ci sunt direcționate spre zona pasivă, reducând riscul de „înfundare” – una dintre problemele majore ale desalinizării solare. De ce contează apa de mare reală și rolul „efectului inelului de cafea” Cercetătorii arată că multe sisteme similare au performat bine în laborator folosind „apă de mare” artificială (apă + clorură de sodiu), unde cristalele rezultate sunt mai poroase și permit circulația apei. În apa de mare reală, însă, apar și alte substanțe dizolvate (magneziu, calciu etc.), care pot forma depuneri dure și dense, asemănătoare calcarului dintr-un duș sau ceainic, dar la o scară mult mai dificilă. Pentru a evita formarea unei cruste pe zona activă, echipa a proiectat microcanale care „împing” sărurile spre margini și a folosit „efectul inelului de cafea” – fenomenul prin care particulele dintr-o picătură se acumulează la periferie pe măsură ce apa se evaporă. Autorul principal, Chunlei Guo , explică principiul astfel: „Dacă verși cafea pe o suprafață, în cele din urmă apa se evaporă și rămâne un inel la marginea exterioară, care este concentrarea particulelor de cafea. Folosim același principiu pentru a avansa sărurile către regiunea pasivă.” Testele au fost făcute cu apă de mare reală colectată din Oceanele Pacific, Atlantic și Indian. În aceste experimente, suprafața s-a autocurățat în timp ce producea apă dulce, iar acumularea de minerale în zona pasivă nu a redus eficiența desalinizării, potrivit descrierii din articol. Din deșeu în resursă: săruri solide și recuperarea litiului Un element cu potențial economic este că sistemul nu produce saramură lichidă, ci extrage „aproape 100%” din sărurile dizolvate în formă solidă, care ar putea fi colectate ulterior. O parte ar putea fi folosită ca sare de masă, iar minerale mai valoroase ar putea fi recuperate separat. Într-un studiu conex, publicat în Journal of Materials Chemistry A, aceeași platformă de panouri a fost modificată pentru a separa litiul din amestecul de săruri, prin introducerea unor nanoparticule de titanat de hidrogen în microcanale, care izolează selectiv litiul. Folosind probe din Great Salt Lake, echipa a recuperat aproximativ 50% din litiul conținut în sărurile rămase după desalinizare. Ce urmează și care sunt limitele de acum Tehnologia este încă într-o fază incipientă: demonstrațiile au fost realizate ca „proof-of-concept” (dovadă de concept) pe dispozitive relativ mici. Guo susține că designul de bază este scalabil, însă articolul nu oferă un calendar sau estimări de cost pentru trecerea la instalații industriale. Dacă va putea fi extinsă la scară mare, abordarea ar putea ataca simultan două presiuni tot mai vizibile pentru operatorii de desalinizare: reducerea impactului evacuării deșeurilor saline și creșterea eficienței, cu posibilitatea de a transforma o parte din „deșeu” în materie primă recuperabilă. [...]