La nuova tecnica di desalinizzazione produce più acqua potabile

Natura (2012) Cita questo articolo

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Una nuova membrana di distillazione dell’acqua di mare più efficiente dal punto di vista energetico produce più acqua potabile e meno scarichi salati.

Un articolo di Scientific American.

Più di un terzo del mondo soffre già di carenza di acqua potabile, con un aumento previsto al 50% entro il 2025. La desalinizzazione dell’acqua di mare può aiutare le comunità costiere ad affrontare le carenze locali, sebbene il processo sia costoso e a rilasciare la salamoia rimanente nel mare. l’oceano ha implicazioni ambientali. Ora un nuovo sistema promette di produrre più acqua potabile con meno effluenti salati.

Kamalesh Sirkar, un illustre professore di ingegneria chimica del New Jersey Institute of Technology (NJIT), afferma di aver ideato un sistema di distillazione a membrana a contatto diretto (DCMD) in grado di strizzare in modo efficiente l'acqua potabile da una salamoia concentrata fino al 20% di sale. (Dopo circa il 25%, il sale precipita dalla soluzione nel sistema di distillazione a membrana e potrebbe danneggiare le membrane, le pompe, le linee e altri componenti, afferma Sirkar.)

La normale acqua di mare ha una concentrazione di sale di circa il 3,5%, il che significa che il nuovo sistema può ritrattare la stessa acqua di mare più volte. "È possibile recuperare più acqua con meno residui", afferma Sirkar.

Nel sistema di Sirkar, l'acqua di mare riscaldata scorre attraverso una membrana tesa con una serie di tubi cavi costituiti da una fibra porosa, ma idrofobica, il che significa che solo il vapore acqueo può essere trasferito osmoticamente. L'acqua distillata fredda scorre attraverso ciascuno dei tubi in una direzione perpendicolare a quella dell'acqua di mare. La differenza di temperatura tra l'acqua di mare riscaldata e l'acqua distillata fredda provoca la formazione di vapore sui tubi. Questo vapore si diffonde attraverso i pori e si condensa nuovamente all'interno dei tubi, unendosi al flusso di acqua distillata fredda. Il sale non riesce a penetrare nei tubi e viene portato via; ad ogni ciclo viene prelevata più acqua dolce, lasciando dietro di sé una salamoia più altamente concentrata.

Il sistema recentemente brevettato da Sirkar può fornire circa 80 litri di acqua potabile per 100 litri di acqua di mare, afferma. Secondo Sirkar, un sistema ad osmosi inversa comparabile, che si basa sulla pressione per forzare l’acqua di mare attraverso una membrana che filtra il sale, recupererebbe 41 litri dalla stessa quantità di acqua salata.

I vantaggi della distillazione a membrana includono la sua capacità di produrre acqua potabile con una salinità molto bassa. Inoltre, l’acqua di mare può essere distillata a una gamma di temperature, da 30 a 100 gradi Celsius, riducendo la quantità di calore tipicamente necessaria per la desalinizzazione, con un risparmio energetico, afferma Sirkar. L'uso prolungato può diminuire l'efficienza tipica di una membrana, ma Sirkar afferma che il suo sistema aggiunge uno strato ultrasottile di un rivestimento siliconico-fluoropolimerico altamente poroso per prolungare la durata della membrana. Il fluoropolimero, un polimero che contiene atomi di fluoro, ha un'elevata resistenza ai solventi, agli acidi e alle basi presenti nell'acqua dell'oceano. Per quanto riguarda l'impatto ambientale della desalinizzazione, Sirkar afferma che lo scarico della salamoia concentrata in mare crea un disturbo "minimo" per la vita marina. Aggiunge: "L'acqua di mare è un volume molto grande con abbastanza turbolenza da diluire [la salamoia] molto rapidamente."

Questo non vuol dire che la distillazione su membrana avvenga senza problemi. Richiede una fonte di calore costante ed economica per evitare che le temperature dell'acqua su entrambi i lati della membrana si equilibrino, il che impedirebbe il processo di vaporizzazione/condensazione. Affinché il DCMD sia pratico, deve essere più facile da usare, più economico e in grado di sfruttare le fonti di calore disponibili, compreso il calore di scarto prodotto da luoghi come fabbriche a terra e operazioni di perforazione offshore, afferma Sirkar.

Sebbene le membrane stiano migliorando, l’osmosi inversa è più comune ed è stata utilizzata negli impianti di desalinizzazione dalla fine degli anni ’60. I recenti miglioramenti nella tecnologia dell’osmosi inversa, tra cui membrane più efficienti realizzate con nanotubi di carbonio e dispositivi di recupero energetico che aumentano la produzione riducendo al contempo il consumo energetico e i costi, l’hanno resa un’opzione fattibile anche per piccole comunità come Sand City, California, sulla penisola di Monterey, con una popolazione di meno di 350 abitanti.