Instalațiile de desalinizarea apei ar putea înlocui chimicalele scumpe cu electrozi de carbon care să înlăture borul din apa de mare, un pas important pentru transformarea apei de mare în apă potabilă sigură. Studiul care descrie noua tehnologie a fost publicat în revista Nature Water de către inginerii de la Universitatea din Michigan și Universitatea Rice, ambele din Statele Unite.
Borul este un compus natural al apei de mare și devine un contaminant toxic al apei potabile atunci când trece de filtrele convenționale utilizate pentru îndepărtarea sărurilor. Nivelurile de bor din apa de mare sunt de două ori mai mari decât cele mai permisive limite prevăzute de Organizația Mondială a Sănătății pentru apa de băut și de 12 ori mai mari decât toleranța multor plante de cultură.
Cele mai multe membrane cu osmoză inversă nu înlătură prea mult bor, motiv pentru care instalațiile de desalinizare trebuie să utilizeze tratamente ulterioare pentru îndepărtarea acestui element chimic, de multe ori costisitoare. Noua tehnologie dezvoltată de cercetătorii americani este scalabilă și poate înlătura borul într-un mod eficient din punct de vedere energetic.
În apa de mare, borul se întâlnește sub formă de acid boric, un compus neutru, deci trece prin membranele cu osmoză inversă, care, de obicei, îndepărtează sărurile din apă prin respingerea atomilor și moleculelor încărcate electric. Pentru a ocoli această problemă, instalațiile de desalinizare adaugă o bază în apa tratată, care determină încărcarea negativă a acidului boric. O altă etapă a osmozei inverse îndepărtează noul compus cu bor acum încărcat negativ, iar baza este neutralizată ulterior prin adăugarea de acizi. Toate aceste etape suplimentare pot fi costisitoare.
Instalația de desalinizarea apei propusă de cercetătorii americani reduce nevoia de substanțe chimice și energie pentru desalinizarea apei de mare, îmbunătățind sustenabilitatea și reducând costurile cu până la 15% (cu 20 de cenți per metrul cub). Având în vedere capacitatea totală globală de desalinizare de 95 de milioane de metri cubi pe zi (în 2019), noile membrane ar putea face economii de 6,9 miliarde de dolari anual.
Toate aceste reduceri de costuri ar putea transforma apa de mare o sursă mai accesibilă de apă potabilă, atenuând astfel o parte din criza apei cu care se confruntă acum omenirea. Se estimează că resursele de apă vor putea acoperi doar 40% din cerere până în anul 2030.
Noi electrozi înlătură borul prin capturarea sa în pori căptușiți cu structuri cu conținut de oxigen. Aceste structuri leagă în mod specific borul și lasă să treacă alți ioni din apa de mare. Însă ele au nevoie ca borul să fie încărcat negativ. În loc de adăugarea unei baze, sarcina negativă este creată prin scindarea apei între doi electrozi, din care rezultă ioni de hidrogen pozitivi și ioni de hidroxil negativi. Ionii de hidroxid se atașează de bor, conferindu-i o sarcină negativă care face posibilă legarea sa în interiorul porilor de la electrodul pozitiv.
Legarea borului la electrozi permite, de asemenea, instalațiilor de tratare să evite consumarea unei cantități suplimentare de energie pentru o altă etapă a osmozei inverse. La final, ionii de hidrogen și hidroxil se recombină pentru a forma din nou apă, de această dată lipsită de bor.
Sursa: Tech Xplore