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Os pesquisadores da Vanderbilt fazem parte de uma equipe que desenvolveu um método de ponta que busca tornar a remoção de sal de águas residuais industriais hipersalinas muito mais eficiente em termos de energia e econômica.
Embora a dessalinização por osmose reversa tenha feito progressos tremendos – permitindo a remoção de sal da água do mar por menos de um centavo por galão – ainda é insuficiente na eliminação de solução salina em águas residuais de indústrias como mineração, petróleo e gás e geração de energia e em águas salobras interiores água. As salmouras industriais são atualmente injetadas em formações geológicas profundas ou transferidas para lagoas de evaporação, e ambos os métodos de descarte enfrentam mais desafios regulatórios e ambientais.
Descarga líquida zero e descarga líquida mínima, que usam sistemas de tratamento projetados para eliminar salmouras ou minimizar o volume de salmoura, já são exigidas em alguns países para certas indústrias e espera-se que sejam adotadas mais amplamente em breve. Os tratamentos atuais de ZLD/MLD geralmente envolvem uma tecnologia chamada compressão mecânica de vapor, que gera calor a partir da eletricidade para evaporar as salmouras até que o sal seja tudo o que resta. Devido aos altos custos operacionais e de capital do MVC, esses processos são inacessíveis para muitos usuários.
O professor associado de engenharia civil e ambiental e membro do corpo docente do chanceler de 2023, Shihong Lin, e sua equipe, incluindo pesquisadores da Colorado State University, acreditam ter uma resposta para esse dilema.
Em artigo que saiu na capa da edição de junho de 2023 da revista Natureza Água, Lin e seus colegas descrevem uma nova tecnologia de tratamento de salmoura chamada cristalização eletrodialítica que tem o potencial de reduzir o consumo de energia e o custo da cristalização de salmoura. O princípio fundamental do EDC, segundo os pesquisadores, é como a eletrodiálise, processo que vem sendo utilizado em diversas indústrias para dessalinização e concentração de salmoura.
No ED, um campo elétrico é aplicado para puxar os íons através das membranas de troca iônica. Ao colocar diferentes tipos de IEMs de uma determinada maneira, o ED pode produzir fluxos de água deionizada e fluxos de salmoura concentrada. Com algumas mudanças na configuração desse processo, os pesquisadores dizem que o EDC mantém a salmoura dentro do sistema integrado e usa um campo elétrico para induzir a cristalização do sal sem usar métodos caros de evaporação.
“A eliminação da evaporação é a chave para o desenvolvimento de processos de cristalização de salmoura potencialmente eficientes em termos energéticos”, de acordo com o artigo.
Um grande desafio técnico é que, quando certos íons são transportados pelos IEMs, eles arrastam muita água e reduzem a eficácia do processo na concentração do fluxo de salmoura. Este fenômeno, chamado eletro-osmose, impede a cristalização efetiva de alguns sais. Os pesquisadores disseram que um melhor design de membrana e operação otimizada podem enfrentar esse desafio e tornar a EDC mais universalmente aplicável.
No entanto, para os sais que o EDC pode manipular, a equipe realizou uma análise preliminar e mostrou que o EDC associado à osmose reversa pode potencialmente consumir muito menos energia do que o MVC para a cristalização da salmoura.
No início deste ano, Lin, que também é professor associado de engenharia química e biomolecular, recebeu o Prêmio Walter L. Huber de Pesquisa em Engenharia Civil da Sociedade Americana de Engenheiros Civis por suas contribuições no campo da separação de água e sustentabilidade de recursos.
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