Proporciona un criterio crucial para optimizar la eficiencia de los procesos de desalinización del mundo real
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Yongwon Seo en la Escuela de Graduados en Neutralidad de Carbono del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) ha revelado un método altamente eficiente para desalinizar agua de mar utilizando tecnología de desalinización basada en hidratos (HBD).
Se espera que este avance tenga implicaciones de gran alcance para la aplicación de técnicas de desalinización basadas en hidratos, con la capacidad de calcular temperaturas óptimas para mejorar la eficiencia.
La tecnología de desalinización de hidratos, conocida por sus capacidades de producción de agua dulce ecológica, ofrece una solución de bajo consumo de energía que puede usarse eficazmente para tratar altas concentraciones de salmuera o agua contaminada. Aprovechando el fenómeno en el que las impurezas, incluidas las sales, se expulsan durante la formación de hidratos a partir de salmuera o agua contaminada, se puede obtener agua limpia.
En este estudio, el equipo de investigación midió experimentalmente las propiedades termodinámicas del hidrato de ciclopentano y evaluó la eficiencia de la técnica de desalinización de hidratos basándose en estas mediciones. También propusieron un nuevo método de cálculo para predecir la temperatura que maximiza la eficiencia de la desalinización.
"Cuando se cumplen determinadas condiciones después de añadir ciclopentano, se forma un líquido volátil incoloro en salmuera, el hidrato de ciclopentano, que consiste en agua pura", explicó el profesor Seo. "Medimos experimentalmente las propiedades termodinámicas de este hidrato de ciclopentano para aplicarlo a procesos de desalinización".
Imagen derecha: Mapa de eficiencia térmica para HBD. Crédito: Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan
A partir de sus experimentos, el equipo de investigación calculó el rendimiento máximo de agua del hidrato de ciclopentano en diversas condiciones. La eficiencia se determinó en base al rendimiento máximo de agua y la energía térmica requerida para el enfriamiento durante el proceso de desalinización por hidratos. Se desarrolló una ecuación relacional termodinámica para identificar la temperatura a la que se puede lograr la máxima eficiencia para cada concentración de salmuera.
Por ejemplo, cuando la técnica de desalinización por hidratos se aplica a salmuera con concentraciones iniciales de sal de 3,5% en peso y 5% en peso, la ecuación relacional calcula las temperaturas óptimas de eficiencia energética como 273,4 K y 271,5 K, respectivamente. Los rendimientos máximos de agua correspondientes son 67% y 61,1%. Esta investigación proporciona un criterio crucial para optimizar la eficiencia de los procesos de desalinización del mundo real.
Junghoon Mok, el primer autor del estudio, enfatizó la importancia de esta investigación y afirmó: "Se espera que este estudio optimice el consumo de energía en los procesos de tratamiento de salmuera de alta concentración utilizando técnicas de agua dulce hidratada". Y añadió: "El enfoque propuesto no sólo es aplicable a la desalinización basada en hidratos sino que también es prometedor para la tecnología de desalinización de tipo congelación".
El artículo se publica en la revista Water Research: Investigation of theoretical maximum water yield and efficiency-optimized temperature for cyclopentane hydrate-based desalination
