Salmouras hipersalinas - água que contém altas concentrações de sais dissolvidos e cujos níveis salinos são mais elevados do que a água do oceano - são uma preocupação ambiental crescente em todo o mundo. Muito desafiador e caro de tratar, eles resultam da água produzida durante a produção de petróleo e gás, concentrado de dessalinização interior, lixiviado de aterro (um grande problema para aterros de resíduos sólidos urbanos), água residual da dessulfuração de gases de combustão de usinas de combustível fóssil, e efluentes de processos industriais.

Se as salmouras hipersalinas forem gerenciadas de maneira inadequada, eles podem poluir os recursos hídricos superficiais e subterrâneos. Mas se houvesse um simples, maneira barata de dessalinizar as salmouras, grandes quantidades de água estariam disponíveis para todos os tipos de uso, da agricultura às aplicações industriais, e possivelmente até para consumo humano.

Uma equipe de engenharia da Columbia liderada por Ngai Yin Yip, professor assistente de engenharia ambiental e terrestre, relata que eles desenvolveram uma abordagem de dessalinização radicalmente diferente - "extração por solvente com variação de temperatura (TSSE)" - para salmouras hipersalinas. O estudo, publicado online em Cartas de ciência e tecnologia ambiental , demonstra que o TSSE pode dessalinizar salmouras de salinidade muito alta, até sete vezes a concentração da água do mar. Isso é muito mais do que osmose reversa, o padrão ouro para dessalinização de água do mar, e pode conter aproximadamente o dobro das concentrações de sal de água do mar.

Atualmente, as salmouras hipersalinas são dessalinizadas por membrana (osmose reversa) ou evaporação da água (destilação). Cada abordagem tem limitações. Os métodos de osmose reversa são ineficazes para salmouras de alta salina porque as pressões aplicadas na escala de osmose reversa com a quantidade de sal:salmouras hipersalinas requerem pressurizações proibitivamente altas. Técnicas de destilação, que evapora a salmoura, consomem muita energia.

Yip tem trabalhado na extração de solvente, um método de separação amplamente empregado para processos de engenharia química. O relativamente barato, simples, e a técnica de separação eficaz é usada em uma ampla gama de indústrias, incluindo a produção de compostos orgânicos finos, purificação de produtos naturais, e extração de complexos de metais valiosos.

"Achei que a extração com solvente poderia ser uma boa abordagem alternativa de dessalinização que é radicalmente diferente dos métodos convencionais porque não tem membrana e não se baseia na mudança de fase evaporativa, "Yip diz." Nossos resultados mostram que o TSSE pode ser uma tecnologia disruptiva - é eficaz, eficiente, escalável, e pode ser alimentado de forma sustentável. "

O TSSE utiliza um solvente de baixa polaridade com solubilidade em água dependente da temperatura para a extração seletiva de água sobre o sal de alimentos salinos. Porque não tem membrana e não se baseia na evaporação da água, pode contornar as restrições técnicas que limitam os métodos mais tradicionais. Mais importante, TSSE é alimentado por calor de baixo grau ( <70 C) que é barato e às vezes até grátis. No estudo, TSSE removeu até 98,4% do sal, que é comparável à osmose reversa, o padrão ouro para dessalinização de água do mar. Os resultados também demonstraram alta recuperação de água> 50% para as salmouras hipersalinas, também comparável às atuais operações de dessalinização de água do mar. Mas, ao contrário do TSSE, a osmose reversa não pode lidar com salmouras hipersalinas.

"Achamos que o TSSE será transformador para a indústria de água, "ele acrescenta." Isso pode substituir a prática prevalecente de destilação cara para dessalinização de salmouras de alta salinidade e lidar com salinidades mais altas que RO não consegue lidar, "Yip acrescenta." Isso vai melhorar radicalmente a sustentabilidade no tratamento da água produzida, concentrado de dessalinização interior, Lixiviação de aterro, e outras correntes hipersalinas de importância emergente. Podemos eliminar os problemas de poluição dessas salmouras e criar produtos mais limpos, mais água utilizável para o nosso planeta. "

A abordagem TSSE de Yip tem um caminho claro para a comercialização. A entrada de calor pode ser fornecida de forma sustentável por fontes térmicas de baixo grau, como calor residual industrial, raso-poço geotérmico, e coletores solares de baixa concentração. Ele agora está trabalhando para refinar ainda mais como o TSSE funciona como um método de dessalinização para que ele possa projetar melhorias adicionais no desempenho e testá-lo com amostras do mundo real no campo.

O estudo é intitulado "Dessalinização sem membrana e não evaporativa de salmouras hipersalinas por extração com solvente por oscilação de temperatura".