Novas tecnologias para o elixir da vida

De diferentes tipos de osmose a novas membranas, os pesquisadores descobriram maneiras de tirar água
Cerca de quatro décadas atrás, os cientistas sopraram a poeira de uma tecnologia de 250 anos e começaram a usá-la para produzir água potável. Chamada de osmose reversa (RO), ela se tornou o principal método de geração de água pura a partir de água impura ou salmoura.

Osmose é um processo pelo qual um líquido se move através de uma membrana semipermeável de uma solução de concentração mais baixa para uma de concentração mais alta devido à pressão natural. Osmose reversa é quando o fluxo é revertido. Se você espremer a água do mar através de uma membrana, por exemplo, a água pura chegará ao outro lado. Hoje, RO é a tecnologia de dessalinização líder. E tecnologias interessantes estão sendo exploradas na Índia e em outros lugares para baratear a produção de água potável.

Aqui estão algumas tecnologias que têm potencial para serem incorporadas nos próximos anos.

Osmose direta (FO):
Isso é realmente osmose – a palavra adiante é apenas para marcar a diferença entre FO e RO. Neste, eles colocam a água de alimentação, digamos, salmoura, em um lado de uma membrana e uma concentração mais alta de ‘solução de extração’ no outro lado. A osmose faz com que a água da salmoura se mova para a solução de extração. A água é então extraída da solução. Isso exige energia. Mais do que a dessalinização de água do mar, a FO parece mais adequada para a mineração de água residual industrial, como de unidades farmacêuticas ou têxteis. Também ajuda se houver perda de calor. Hoje você pode fazer esse trabalho com energia solar térmica.

O truque aqui é projetar uma solução de extração de baixo custo, da qual seja fácil recuperar água. Os cientistas estão testando cloretos de metais, bem como alguns compostos orgânicos (éter di-metílico e dióxido de carbono trimetilamina). Qualquer que seja a solução de extração, a energia necessária para extrair água é muito menor do que em RO. RO precisa de 4 kWhr por metro cúbico (1.000 litros); uma empresa americana chamada Trevi Systems afirma que a FO precisa de 1,3 kWhr e tem como meta 1 kWhr.

Algumas plantas FO estão surgindo na Ásia Ocidental em grande parte porque não há recursos de água doce suficientes na região. A empresa britânica Modern Water construiu uma fábrica de FO de 100 metros cúbicos por dia em Omã.

Umidificação-desumidificação (HDH):
Este sistema prevê a evaporação da água do mar ou água salobra e a condensação dos vapores para produzir água potável. Requer 650 Whr por metro cúbico de água. Mesmo se você coletar parte do calor do desumidificador, precisará de cerca de 120 kWhr. Portanto, o HDH é útil apenas em casos especiais. A Gradiant Corporation, com sede nos Estados Unidos, uma empresa fundada por dois indianos, Anurag Bajpayee e Prakash Govindan, está vendendo equipamentos com essa tecnologia, inclusive para clientes na Índia. A Gradiant também foi pioneira em uma nova tecnologia chamada ‘osmose reversa de contrafluxo’, na qual a salmoura, em vez de ser espremida na água, é espremida em uma solução menos salgada – um processo que requer menos energia. Uma série de etapas resulta em água pura. Outra empresa, a Hyrec, sediada no Bahrein, tem a mesma tecnologia, embora a chame de ‘osmose reversa assistida osmoticamente’.

Destilação de membrana (MD) e desionização capacitiva (CDI):
Duas tecnologias estão batendo às portas dos mercados. O MD usa uma membrana hidrofóbica (repelente de água) que permite que apenas vapores de água passem por ela, devido à diferença de temperatura e pressão em ambos os lados. Esta tecnologia é promissora devido à sua capacidade de funcionar com calor de baixa intensidade (70-90 ° C), que os coletores solares podem fornecer. Uma grande vantagem é que não importa o tipo de água de alimentação que você coloca. Também não há ‘incrustação’ (deposição de contaminantes na superfície) das membranas – portanto, de fácil manutenção.

O outro lado é que ele requer membranas especiais – as que estão disponíveis não são baratas. No entanto, os cientistas estão tentando resolver esse problema.

Deionização capacitiva (CDI):
Isso usa forças eletrostáticas para separar os íons na água de alimentação. Água salina é transmitida através de pares de eletrodos, mantidos a uma diferença de potencial de 1,2V. Como os eletrodos são geralmente feitos de material à base de carbono com uma grande área de superfície e alta condutividade elétrica, os íons são adsorvidos pelos poros dos eletrodos, deixando a água pura fluir. Quando a polaridade atual é invertida, os íons são liberados e eliminados.

Em um artigo de 2019 na Science Direct , Sujit Sengupta e outros cientistas disseram que o CDI era “uma nova tecnologia emergente para a remoção de espécies iônicas” da água. A promessa aqui é o desenvolvimento de eletrodos melhores. Com eletrodos de carvão ativado poroso, os cientistas relataram a produção de água a um custo de 11 centavos de dólar dos EUA por 1.000 litros, usando água de alimentação de baixa salinidade (<2.000 ppm); na Índia, os custos de funcionamento de produção de água RO custa 52 centavos ( ₹ 38), mas principalmente devido ao custo da eletricidade (companhia de água VA Tech Wabag paga ₹ 6,35 a kWhr para sua planta de Chennai). Mas eletrodos melhores estão sendo feitos – aerogel de carbono, nanotubos de carbono e grafeno são candidatos importantes. O CDI pode, portanto, ganhar força nos próximos anos.

Membranas de grafeno:
Talvez o desenvolvimento mais significativo em tecnologias de água seja o desenvolvimento de membranas de grafeno. O grafeno é uma folha de carbono com um átomo de espessura, removida da grafite; quando enrolado, ele se torna um nanotubo de carbono. Pesquisadores do IIT Bombay relataram recentemente que desenvolveram uma membrana de óxido de grafeno que era “extremamente eficaz na remoção de cloretos, cloro residual, fósforo e fluoretos” da água do mar. Eles disseram que as membranas são fáceis de fazer, recicláveis ​​e “altamente econômicas”. Mesmo que isso seja um exagero, está claro a partir de relatórios científicos que as membranas de grafeno são a próxima grande novidade na tecnologia da água. O Dr. Suryasarathi Bose, Professor Associado, Instituto Indiano de Ciência, Bangalore, está trabalhando em membranas de cristal líquido de óxido de grafeno.

Os cientistas também estão desenvolvendo membranas cerâmicas. O professor Anup Keshri do IIT, Patna, está trabalhando em um, sob um projeto financiado pelo governo.

Então, quando você combina tecnologia de ponta e energia solar, o que você ganha? Água potável.

DEIXE UMA RESPOSTA

Please enter your comment!
Please enter your name here