Inovação - Técnica pioneira de dessalinização é mais barata e ambientalmente correta
Processo substitui método tradicional baseado em membranas e evaporação
Chanhee Boo/Columbia Engineering
Processo desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Columbia propõe a purificação de água hipersalina com uso de solvente
No ano passado, pesquisadores da Escola de Engenharia da Universidade de Columbia (EUA) aprimoraram sua abordagem de dessalinização não convencional para salmoura hipersalina – tecnicamente chamada de Extração por Solvente com Balanço de Temperatura (TSSE, na sigla em inglês) –, demonstrando uma boa possibilidade de esse sistema se tornar viável.
A TSSE é diferente dos métodos convencionais porque, apesar de não usar membranas filtrantes e calor em seu processo, é eficaz, eficiente, escalável e sustentável. Em um novo artigo, publicado recentemente na Environmental Science & Technology, o mesmo grupo relata que seu método permitiu agora obter descarga zero-líquida (ZLD) com eficiência energética de salmouras de salinidade ultra-alta.
“A descarga de líquido zero é a última fronteira da dessalinização”, explica Ngai Yin Yip, professor assistente de Engenharia Ambiental que liderou o estudo. Evaporar e condensar a água, diz ele, é a prática atual, mas isso consome muita energia e é muito caro. Yip afirma que seu grupo conseguiu obter a ZLD sem ferver a água, feito que ele considera um grande avanço para purificar águas de salinidade ultra-alta. “Isso demonstra como a nossa técnica TSSE pode ser uma tecnologia transformadora globalmente para o setor de água”, afirma o pesquisador.
O processo TSSE começa com a mistura de um solvente de baixa polaridade com águas de alta salinidade. Em baixas temperaturas – a equipe usou 5 °C – o solvente extrai a água da salmoura, mas não os sais (que estão presentes na forma de íons). Ao controlar a proporção de solvente, a equipe pode extrair toda a água para induzir a precipitação de sais.
Depois que toda a água é “sugada” pelo solvente, os sais formam cristais sólidos e caem para o fundo, que pode ser facilmente peneirado. Após a separação dos sais precipitados, os pesquisadores aquecem o solvente carregado com água a uma temperatura moderada de cerca de 70 °C. Nesse ambiente, a solubilidade do solvente em água diminui e a água é “espremida” do solvente, como se estivesse numa esponja. Essa água pode então ser coletada e o solvente separado para ser reutilizado em outro ciclo.
Com um experimento de salmoura preparada em laboratório de 292.500 partes por milhão de sólidos dissolvidos totais, o grupo liderado pelo professor Yip conseguiu precipitar mais de 90% do sal na solução original.
Os pesquisadores estimam que seu processo use apenas um quarto da energia necessária para a evaporação da água, o que representa uma economia de 75% em comparação com o método tradicional de tratamento de salmoura para a mesma finalidade. O solvente foi reutilizado por vários ciclos sem que houvesse perda perceptível no desempenho, comprovando que o produto foi conservado, e não gasto, durante o processo.
PRÁTICA – Em seguida, para demonstrar a aplicabilidade prática da tecnologia, a equipe coletou uma amostra de um campo no Vale Central da Califórnia, onde a água de drenagem de irrigação, altamente salina, é difícil e cara de ser tratada. Novamente, o processo alcançou a ZLD.
A técnica TSSE também pode ser usada para outras salmouras de alta salinidade, incluindo retorno e água produzida da extração de petróleo e gás, fluxos de resíduos de centrais elétricas movidas a vapor, descargas de instalações de carvão para produtos químicos e aterros sanitários.
Gotas de soluções ácidas e básicas (esquerda) se fundem em uma gota maior (direita), na qual se formam bolhas de dióxido de carbono como produto da reação
Os pesquisadores Ralf Kaiser e Stephen Brotton, do Departamento de Química da Universidade do Havaí (EUA), desenvolveram uma técnica que usa a levitação acústica para realizar experimentos sem contato, sem usar recipientes ou outros materiais que possam afetar os resultados. De acordo com artigo publicado na revista Analytical Chemistry, o trabalho apresenta uma abordagem única e versátil para manipular substâncias quimicamente distintas e suspensas em um “levitador” acústico.
O resultado dessa abordagem foi demonstrado pela fusão de gotas de água e etanol, conduzindo uma reação ácido-base entre gotículas aquosas de hidroxicarbonato de sódio e ácido acético, a explosão hipergólica produzida pela fusão de uma gotícula de um líquido iônico com ácido nítrico e a coalescência de uma partícula sólida e uma gota de água seguida de desidratação usando um laser de dióxido de carbono. As alterações produzidas pela fusão foram rastreadas em tempo real por meio de espectroscopias complementares Raman, infravermelho por transformada de Fourier e ultravioleta-visível.
Os pesquisadores afirmaram que o método pode ser usado em áreas como ciências da combustão (combustível de aviação), dos materiais (ligas, deposição de vapores químicos), médicas (produção de marcadores químicos), planetárias (aerossóis de água e hidrocarbonetos) e na engenharia de motores.
Assista abaixo a um vídeo sobre o experimento. Clique aqui para mais informações.
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