Desalinización Aranda Merlo Martha Elena Bravo Martínez Josué Daniel Muñoz Ramírez Graciela ENP 6, julio 2017

“NECESIDADES” Las modificaciones en las épocas de lluvia causadas ​​por el cambio climático y las crecientes demandas de agua de un aumento en la población mundial, amenazan la capacidad de la sociedad para satisfacer sus necesidades cotidianas. Para el año 2025, según las Naciones Unidas, 2,400 millones de personas vivirán en regiones de escasez de agua intensa, lo que podría obligar a 700 millones de personas a buscar agua para el 2030. El aumento de la población y el desarrollo de las grandes ciudades, disminuyen las reservas de agua natural, provocan la necesidad de tratamiento y reutilización del agua. Al aumentar la contaminación, se requieren cada vez tratamientos más costosos, que proporcionarán el abasto requerido por la población. Es por ello, que es importante el desarrollo de las tecnologías.

“NECESIDADES” Estos problemas de agua hace que las personas dirijan su atención a los más de 60 millones de litros de agua en los océanos de la Tierra y algunos acuíferos subterráneos con alto contenido de sal. Según el ingeniero químico Yoram Cohen. "Lo que necesitamos averiguar: es cómo hacer que la desalación sea más eficiente, más barata y más accesible". Las innovaciones recientes podrían reducir los costos y hacer que la tecnología sea más accesible.

“CONCENTRACIÓN DE ELEMENTOS Y SALES MÁS ABUNDANTES EN EL AGUA DE MAR” tons/Km3 SALES Cl 22,375,000 NaCl 27,213 Na 12,375,000 MgCl2 3,807 Mg 1,600,000 MgSO4 1,658 S 1,050,000 CaSO4 1,260 Ca 475,000 K2SO4 863 K 450,000 CaCO3 123 C 33,000 MgBr2 76 N 600 Pb y Hg 0.2 Au 0.005

“IMPORTANCIA” La importancia de la desalinización de las aguas saladas aumenta rápidamente, debido a que el abastecimiento de agua dulce en el mundo es insuficiente por la variabilidad de la precipitación en tiempo y lugar.

“SISTEMAS PARA DESALINIZAR EL AGUA DE MAR” Entre los métodos más utilizados para los procesos de desalinización de agua se encuentran los siguientes: 1. Destilación térmica. 2. Electrodiálisis. 3. Destilación en multietapas. 4. Evaporación solar. 5. Destilación por compresión de vapor. 6. Osmosis directa e inversa.

“EFECTOS EN EL AMBIENTE” I. CAPTACIÓN DEL AGUA. II. CORRIENTES DE DESECHO. III. BIOCIDAS. IV. METALES PESADOS. V. ANTIESCAMANTES. VI. COAGULANTES. VII. AGENTES ANTIESPUMANTES. VIII. LIMPIADORES QUÍMICOS. IX. USOS DE ENERGÍA.

Variación de las fuentes de agua potable debido a la actividad humana en las grandes ciudades Robert I. McDonald et al. PNAS 2016;113:9117-9122

Membranas de filtros de ósmosis inversa Reverse-osmosis (a la derecho y en el fondo de la foto) son esenciales en la tecnología para la desalinización. Lee Allen, (2015). Desalination efforts praised, denounced across the west. Westernfarmpress.com, october 17: 10:11

Una plante de desalinización en Yuma fue terminada en 1992, pero no ha sido muy utilizada. Lee Allen, (2015). Desalination efforts praised, denounced across the west. Westernfarmpress.com, october 17: 10:11

Reactivación de la planta: Se planteó en 2014 Costo $34 millones de rediseño de operación Reinicio $50 millones Operación $5 millones al año Planta de San Diego: producción de 55 millones de agua fresca diarias planta desalinizadora más grande

En California, Concord Planta en 2020 Producción 20 millones gal/día Ciudad Sand Ciudad pequeña Única abastecida por agua desalinizada Aporte parcial de agua desalinizada: Santa Cruz (área de la bahía de Veracruz) Bahías de Redondo y Huntington Oceanside Redwood …

En algunos estados del sur proponen: Cambiar tierras desérticas en tierras laborables, para ranchos y granjas. Utilización de tecnología de desalinización. Oposición medioambiental, altos costos de energía.

“MEMBRANAS DE POLIAMIDA” Las bombas mueven el agua salada del océano o los acuíferos subterráneos salados a través de hojas especiales. Estas membranas contienen agujeros de tamaño de molécula, permitiendo que el agua pase y bloquea la sal y otros contaminantes. Las membranas se enrollan como alfombras y se rellenan en tubos de un metro de largo con capas adicionales que dirigen el flujo de agua y proporcionan soporte estructural.

“MEMBRANAS DE POLIAMIDA” Este proceso se conoce como: ósmosis inversa y el resultado es agua libre de sal más un producto salino de la salmuera que se bombea de manera subterránea o se diluye con agua de mar y se envía de nuevo al océano. En el 2015, más de 18,000 plantas de desalinización en todo el mundo tenían la capacidad anual de producir 316 billones de litros de agua dulce en 150 países. Gracias a las innovaciones en las bombas de agua eficientes y las membranas mejoradas. En los años setenta se consumían hasta 20 kilovatios-hora de energía por metro cúbico de agua dulce producida, las plantas modernas requieren poco más de 3 kilovatios-hora.

“MEMBRANAS DE POLIAMIDA”

“MEMBRANAS DE POLIAMIDA” DESVENTAJAS: Un polímero sintético apreciado por su bajo costo de fabricación, alrededor de $ 1 por pie cuadrado. Se degrada rápidamente cuando se expone al cloro, los trabajadores de la planta tienen que añadir dos pasos: quitar el cloro antes de la desalación y luego agregarlo más tarde, ya que el agua potable requiere cloro como desinfectante. En ausencia de cloro, las membranas son susceptibles a la creciente materia biológica que puede obstruir las obras.

“MEMBRANAS DE ÓXIDO DE GRAFENO” - Se comienza con escamas de grafeno pelado de los pedacitos del grafito. Se suspenden en un líquido las escamas del óxido de grafeno, que son fáciles y baratas de fabricar. Cuando se aspira el líquido al vacío, se forma una lámina y se añaden cadenas de átomos de carbono y oxígeno. Estas cadenas se enclavijan y conectan las láminas, formando un laberinto de capas interconectadas. Se ajustan con precisión de modo que las lagunas sean lo suficientemente amplias para que las moléculas de agua pasen, pero no las moléculas de sal que son más grandes.

“MEMBRANAS DE ÓXIDO DE GRAFENO”

“VENTAJAS” - Su tamaño aproximado es de 40 m2 en cada tubo de desalinización. Las membranas no se deshacen cuando se exponen al agua. Las membranas del óxido de grafeno facilitan el paso de moléculas de agua en comparación con la poliamida más voluminosa, reduciendo la energía para bombearla. La desalinización del agua subterránea requeriría un 46% menos de energía y el procesamiento del agua de mar salada usaría un 15% menos. Las membranas del óxido de grafeno son resistentes a productos químicos de limpieza como: el cloro, se mantienen en ambientes químicos agresivos y a altas temperaturas. Su costo es alrededor de $ 4 a $ 5 por pie cuadrado.

“LÁMINA DE ÓXIDO DE ALUMINIO” El científico Jia Zhu de la Universidad de Nanjing en China, esperan traer agua potable a lugares sin energía y resecos, recurriendo a una técnica de desalinización de la vieja escuela. Solamente entre el 30% y el 45% de la luz solar entrante a la Tierra suele evaporar el agua. Zhu y sus colegas esperan aumentar la eficiencia con un material más absorbente de luz.

“LÁMINA DE ÓXIDO DE ALUMINIO” La fabricación del material comienza con una lámina de base de óxido de aluminio manchada con agujeros de 300 nm de ancho. Se recubre esta lámina con una delgada capa de partículas de aluminio. Cuando la luz solar llega a las partículas dentro de uno de los agujeros, la energía añadida hace que los electrones en el aluminio comiencen a oscilar y ondularse. Estos electrones pueden transferir parte de esa energía a su entorno, calentando y evaporando agua cercana sin necesidad de hervir. Después el vapor se condensa y se recoge en una caja transparente que contiene acero inoxidable.

“VENTAJAS”

“VENTAJAS” Discos de 2,5 cm de ancho, suficientemente ligeros como para flotar. Los discos negros absorben más del 96% de la luz solar entrante y alrededor del 90% se utiliza para la evaporación del agua. Se pueden producir alrededor de 5L de agua dulce por hora por cada m2 de material bajo luz intensa. Los discos no pueden producir tanta agua potable, como las plantas desalinizadoras. Los discos se sostienen después de múltiples usos sin caer en el rendimiento. El aluminio es barato y el proceso de fabricación del material puede escalar fácilmente. Solución de agua personalizada, sin grandes infraestructuras, sin consumo de energía adicional y con una huella de carbono mínima.