updated 2:26 PM CET, Dec 1, 2016

Del agua de mar al agua dulce con un filtro de nanotecnología

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nanotubo de carbono, concepción artística

Nanotubos de carbono podrían desempeñar más eficientemente la desalación de agua salada

Jason Reese En el número de este mes de Physics World, Jason Reese, profesor de Termodinámica y Mecánica de Fluidos de la Universidad de Strathclyde, describe el papel que los nanotubos de carbono (NTCs) podrían desempeñar en la desalación de agua, proporcionando una posible solución al problema de la creciente población del mundo exigente de más agua potable.

Proyecciones demográficas mundiales indican que la demanda mundial de agua aumentará en un tercio antes de 2030.

Pero con más de mil millones de personas que ya están experimentando escasez de agua potable, y con un potencial de 3-4ºC de aumento de la temperatura, y la posterior redistribución de los patrones de lluvia, las cosas tienden a empeorar aún más.

NTCs - que son esencialmente láminas de carbono de espesor de un átomo enrolladas en cilindros - han sido investigados por Reese y su grupo, utilizando simulaciones por computadora, como una nueva forma de hacer frente a este reto y transformar el abundante agua de mar en agua pura, potable.

esquema de osmosis inversa Su técnica se basa en el proceso de la ósmosis - el movimiento natural del agua de una región con baja concentración de solutos a través de una membrana permeable a una región con alta concentración. Pero así como con la mayoría de las instalaciones existentes de desalinización de agua, la técnica de Reese realmente utiliza el proceso opuesto de "ósmosis inversa", donde el agua se mueve en la dirección opuesta, dejando el agua salada limpia.

Uno se puede imaginar un gran tanque de agua, separado en dos secciones por una membrana permeable, con una mitad que contiene agua dulce y la otra mitad que contiene agua de mar. El movimiento natural del agua se mueve desde el lado de agua dulce al lado del agua de mar para tratar de diluir el agua de mar y neutralizar las concentraciones.

Sin embargo, en la ósmosis inversa una gran cantidad de presión se aplica a la parte de agua de mar de la cisterna, que invierte el proceso, haciendo mover el agua en el lado de agua dulce y dejar la sal detrás.

Aunque este proceso puede quitar la sal necesaria y el contenido mineral del agua, es muy ineficiente y la producción de las altas presiones es cara.

Esquema de una planta desalinizadora marina

Esquema de una planta desalinizadora marina

Reese, sin embargo, muestra que con los NTCs es realista esperar una permeabilidad al agua 20 veces mayor que las modernas membranas comerciales de ósmosis inversa, reduciendo el costo y la energía necesaria para la desalinización. Además, los nanotubos de carbono son muy eficientes en repeler los iones de sal, más aún porque los grupos químicos específicos se pueden unir para crear una función específica de "guardián".

Como escribe Reese, "El santo grial de la desalación por ósmosis inversa es la combinación de altas tasas de transporte de agua con el rechazo eficaz de iones de sal. Mientras que sigue habiendo muchas preguntas, el gran potencial de las membranas de nanotubos para transformar los procesos de desalinización y purificación del agua es clara, y es un uso muy real y social de la nanotecnología".

Enlace: Institute of Physics