Desalinització: alleujar la càrrega de la set

A partir de la dècada de 1900, uns 11 milions de persones van morir com a conseqüència dels efectes generalitzats de la sequera. La sequera, un període de precipitació inferior a la mitjana a una regió, és un problema global creixent. Les conseqüències inclouen la disminució dels nivells d'aigua dolça, la fam i les malalties.

Importància de la dessalinització a escala mundial

Per mantenir una població creixent, la investigació està orientada a desenvolupar una solució a aquests problemes. La perforació d'aigües subterrànies i el reciclatge d'aigües residuals són exemples de solucions temporals. Entre aquestes solucions hi ha la dessalinització. La dessalinització és el procés de forçar l'aigua salada a través d'una membrana mitjançant osmosi inversa, separant l'aigua dolça de les impureses. Tot i que s'utilitza en llocs com Israel i Califòrnia, la dessalinització encara no ha estat utilitzada per la resta del món a causa de la seva reputació de consum massiu d'energia.

Un enfocament per reduir costos és substituir el material primari utilitzat a la membrana de construcció per un material relativament econòmic anomenat poliamida. Malauradament, aquesta substitució ve amb un altre preu. Se sap que el clor és una substància química present en la purificació de l'aigua per destruir els bacteris, però el contacte amb la poliamida degrada la membrana. Per evitar la degeneració, l'extracció de clor es converteix en un pas addicional en el procés de dessalinització. Tanmateix, quan no hi ha clor, poden aparèixer microbis que obstrueixen el flux d'aigua.

Una possible solució és substituir la poliamida per òxid de grafè. El grafè compost té una estructura semblant a la bresca. Es preveu que aquest material serà més permeable a l'aigua i, per tant, reduirà la pressió necessària per dictar el cabal d'aigua.

Els científics de materials del MIT, Jeff Grossman, Shreya Dave i els seus col·legues, utilitzen aquest compost en la seva investigació. Els flocs de grafè, que es despullen de trossos de grafit, es col·loquen a l'aigua. A continuació, el líquid s'aspira mitjançant filtració al buit, deixant les làmines com a restes. Els residus s'ajunten per crear trossos unint àtoms de carboni i oxigen. Aquesta fusió s'altera per fer espais entre els flocs prou grans com per permetre el flux de molècules d'aigua alhora que dificulta la sal i altres impureses. Es va demostrar que les molècules d'aigua viatgen més fàcilment a través de la membrana de grafit que la poliamida. També es dedueix que aquest material pot reduir encara més les demandes energètiques a causa de la menor resistència a les molècules d'aigua, tot i que aquesta hipòtesi encara està per provar. A més, el cost de l'òxid de grafè no és molt diferent del preu de la poliamida.

Aplicació de la dessalinització a Israel

Fa un parell d'anys, es va trobar que Israel s'enfrontava a un greu problema de sequera, el pitjor dels últims 900 anys. Per combatre les terres més seques, Israel va explorar una campanya nacional per garantir la conservació de l'aigua. L'any 2007 es van utilitzar lavabos i capçals de dutxa de baix cabal i l'aigua dels sistemes de drenatge es va reciclar per al reg. Tanmateix, la millora més gran va arribar després de la implantació de plantes dessalinitzadores. Com a exemple, la planta dessalinitzadora de Sorek va començar a operar l'octubre de 2013. Es troba a deu milles al sud de Tel Aviv i és la instal·lació de dessalinització d'osmosi inversa més gran del món.

Després del flux d'aigua a pressió, un problema comú en el procés de dessalinització és el cost de netejar els porus bloquejats de les molècules que queden. Edo Bar-Zeev i els seus col·legues, de l'Institut Zuckerberg d'Israel per a la Recerca de l'Aigua, van tenir un descobriment notable per millorar la separació entre l'aigua i els contaminants. Van posar en ús pedra de lava porosa per la qual s'impedeix que els microorganismes tinguin contacte amb les membranes. Aquesta tecnologia va millorar el rendiment de les plantes dessalinitzadores. Ara, el 55 per cent de l'aigua domèstica procedeix de les plantes dessalinitzadores.

Discs d'alumini: subministrament als països en desenvolupament

La investigació posterior s'orienta cap a materials alternatius com els nanotubs de carboni com a membrana. La qüestió subjacent per integrar aquestes troballes és el cost. L'aplicació d'aquests processos s'ha de plantejar a nivell global. Hi ha zones rurals d'arreu del món que estan menys desenvolupades i potser no tenen els recursos per desenvolupar plantes dessalinitzadores per atendre altres zones.

Per contrarestar aquest repte, Jia Zhu de la Universitat de Nanjing a la Xina i els seus col·legues van treballar en fonts alternatives d'energia, com el sol. No obstant això, depenent del contacte directe només amb el sol és limitant. La investigació està investigant l'ús de materials absorbibles per augmentar la quantitat d'energia de la llum solar. Una possible solució és l'ús de discos d'alumini que absorbeixen més del 96 per cent de la llum solar, el 90 per cent dels quals s'utilitza per formar vapor d'aigua. D'aquesta manera també es compleixen els estàndards de consum. Si s'implementa, l'alumini és un material de baix cost i pot produir aigua al mateix ritme que les plantes dessalinitzadores. Tanmateix, a causa de l'aigua destil·lada pura després de l'evaporació, l'absència de minerals com el magnesi i el calci és una conseqüència. Per tant, això serveix com a solució temporal però no s'ha d'utilitzar a llarg termini.