La revista “National Geographic” en uno de sus artículos trataba de tres tecnologías, al margen de la evaporación, que prometían reducir los requerimientos energéticos de la desalinización.
Estos eran:
OSMÓSIS FORZADA
NANOTECNOLOGIA
BIOMIMÉTICA
BIOMIMÉTICA
Con el sistema de la EVAPORACIÓN utilizamos calor para evaporar el agua y condensar el vapor. Este tipo de plantas se suele construir cerca de centrales eléctricas para aprovechar el calor procedente de los generadores. Sin embargo, cuando no es posible aprovechar esta fuente, se suelen instalar plantas de desalinización por ósmosis inversa.
De las tres tecnologías mencionadas en National Geographic, excepto en la osmosis forzada, en los otros dos enfoques se rediseñan las propias membranas; en uno, los poros son nanotubos de carbono; en el otro, se usan las mismas proteínas que conducen las moléculas de agua a través de las membranas de las células vivas. Ninguna de las tres opciones será la solución a todos los problemas de agua del mundo ya que ninguna de las tres parecen hoy lo bastante simples y baratas.
La ósmosis forzada es un proceso que tiene un fin similar al de la ósmosis inversa, pero no utiliza presión sino sales adecuadas para proporcionar la presión osmótica suficiente para el proceso. La ósmosis forzada, lleva el agua a través de la membrana porosa hacia una solución que contiene aún más sal que el agua de mar, pero un tipo de sal que se evapora fácilmente como bicarbonato amónico (NH4HCO3) e hidróxido amónico (NH4OH) o que no afectan negativamente al producto resultante de potabilizar el agua como el agua glucosada. Aparte del ahorro energético, la ósmosis forzada puede ser mas eficaz porque puede llegar a dejar sal solida como subproducto en vez de salmuera.
Una aplicación, a pequeña escala, la utiliza la Nasa para reciclar la orina de los astronautas mediante una pequeña bolsa, similar a la de las transfusiones de sangre. La presión osmótica hace que las moléculas de agua se filtren para luego mezclarse con la solución de azúcar concentrada, sin necesidad de electricidad, calor o agitación. El proceso requiere entre cuatro y seis horas y queda listo para beber
Forward Osmosis Bag (FOB)
Los otros dos enfoques nanotubo de carbono y la biomimetica rediseñan la propia membrana; en uno, los poros son nanotubos de carbono; en el otro, se usan las mismas proteínas que conducen las moléculas de agua a través de las membranas de las células vivas. El primero utiliza una carga eléctrica en la boca del nanotubo y repele los iones de sal con carga positiva, mientras que las moléculas de agua sin carga se filtran con poca fricción, reduciendo la presión de bombeo. En la biomimética pasan por canales hechos de acuaporinas, proteinas que conducen eficazmente el agua hacia el interior y exterior de las células vivas y una carga eléctrica repele la sal.
A pesar del potencial de la nanotecnología para fabricar membranas que filtran agua de mar, los autores advierten que hay que seguir investigando antes de implantar esta tecnología. Por ejemplo, estudiarán si con nanotubos fabricados con otros materiales diferentes al carbono obtienen los mismos resultados.
Asimismo, aún habrá que determinar si este material entraña algún riesgo para la salud (en el caso, por ejemplo, de que los nanotubos de carbono se desprendieran de la membrana y cayeran al agua potable).
Los investigadores barajan también la posibilidad de que las membranas fabricadas con nanotubos puedan ser útiles para extraer oro, uranio y otros elementos del agua del mar. Para averiguarlo, los ingenieros tendrán que seguir realizando simulaciones moleculares y experimentos para descubrir el abanico de posibilidades que ofrece esta tecnología
Los investigadores barajan también la posibilidad de que las membranas fabricadas con nanotubos puedan ser útiles para extraer oro, uranio y otros elementos del agua del mar. Para averiguarlo, los ingenieros tendrán que seguir realizando simulaciones moleculares y experimentos para descubrir el abanico de posibilidades que ofrece esta tecnología
Los nanocatalizadores y las nanopartículas magnéticas son otros ejemplos de cómo la nanotecnología podría transformar el agua muy contaminada en agua apta para consumo, saneamiento y riego. Los nanocatalizadores deben sus mejores propiedades catalíticas a su diminuto tamaño o al hecho de ser modificados a escala nanométrica. Pueden degradar los contaminantes químicamente, incluso aquellos que no se pueden tratar con las tecnologías actuales o cuyo tratamiento sería demasiado costoso, sin tener que desplazarlos de un lugar a otro. Investigadores del Instituto Indio de Ciencias de Bangalore han utilizado el nano dióxido de titanio precisamente para este fin (véase 'Tratamiento nano del agua exige ingeniería innovadora').
Las nanopartículas magnéticas ocupan grandes superficies en proporción a su volumen y se unen con facilidad a sustancias químicas. En las aplicaciones destinadas al tratamiento de aguas, pueden utilizarse para unirse a contaminantes como el arsénico o el petróleo y luego ser eliminadas mediante un imán. Varias empresas comercializan este tipo de tecnologías y los científicos publican a menudo nuevos descubrimientos en el área.
Por ejemplo, científicos de la Universidad de Rice, de Estados Unidos, emplean "nano óxido" para eliminar el arsénico del agua potable. La amplia superficie del nano óxido permite capturar cien veces más arsénico que si se emplea óxido manipulado a una escala mayor. El equipo prevé que una dosis de entre 200 y 500 miligramos de nano óxido alcanza para tratar un litro de agua. Desarrolla actualmente una manera de crear nano óxido a partir de artículos baratos de las casas, con lo que reducirían de forma considerable los costos de producción, convirtiéndolo en producto viable para distintas comunidades del mundo en desarrollo.
Además de servir para tratar el agua, la nanotecnología es capaz de detectar contaminantes transportados por ella. Los investigadores desarrollan nuevas tecnologías de sensores que combinan la micro y la nanofabricación para la creación de sensores pequeños, portátiles y ultraprecisos, que pueden detectar en el agua células individuales de determinadas sustancias químicas y bioquímicas. Varios consorcios de investigación están realizando ensayos de campo con estos dispositivos y algunos esperan comercializarlos pronto. Por ejemplo, un equipo de la Universidad del Estado de Pensilvania, en los Estados Unidos, ha desarrollado una forma de detectar arsénico en el agua a través de nanoalambres colocados en un chip de silicio.
Algunos investigadores exigen más investigación sobre los posibles riesgos ambientales y para la salud del uso de la nanotecnología para el tratamiento de aguas. Por ejemplo, preocupa que la mayor reactividad de las nanopartículas las vuelva más tóxicas. Su reducido tamaño también implicaría que son difíciles de retener, y que se podrían dispersar más fácilmente en el aire y dañar la vida acuática. Todavía se desconocen todos los efectos de la exposición a los nanomateriales, desde su manipulación en plantas de tratamiento hasta su consumo a través del agua tratada.
Pero se puede hacer una distinción, en términos de evaluación del riesgo, entre nanopartículas activas y pasivas. Las pasivas, como las que se usan para revestir un material, no presentarían ni más ni menos riesgo que otros procesos de fabricación. En cambio, las activas, que pueden dispersarse en el ambiente, implicarían riesgos asociados a su control y contención.
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