Equipe de pesquisa israelense-holandesa torna a água dessalinizada mais segura e mais barata

Esquema demonstrando a remoção de boro por uma célula de desionização capacitiva (CDI). É mostrada uma célula CDI com um ânodo colocado a montante e um instantâneo do perfil de pH desenvolvido dentro do ânodo. À direita: um instantâneo das distribuições de íons e cargas em um poro próximo à interface anodo / separador, mostrando a dissociação e adsorção de ácido bórico

Para a fronteira oeste você terá a costa do Grande Mar; que servirá como sua fronteira oeste. Números 34: 6 (The Israel BibleTM)

Israel – um dos países mais secos da Terra – agora produz mais água doce do que precisa e até vende bastante para seu vizinho Jordão, que não tem litoral e onde as pessoas nas cidades do norte têm água nas torneiras apenas uma vez a cada duas semanas .

Como Israel conseguiu essa reviravolta? Israel aprendeu como extrair mais de uma gota d’água do que qualquer país do mundo. Hoje, cerca de 585 milhões de metros cúbicos de água por ano – ou 80% de seu abastecimento de água – são dessalinizados da água do mar Mediterrâneo.

O tratamento da água é necessário para um abastecimento sustentável de água potável e pode ser aproveitado para coletar elementos valiosos. Crucial para esses processos é a remoção de espécies dependentes do pH da água poluída, como boro, amônia e fosfato. A dessalinização remove as partículas minerais (sais) da água salgada, tornando-a adequada para consumo humano e irrigação. As propriedades químicas de algumas partículas tornam-nas mais difíceis de remover do que outras.

Ao sul de Tel Aviv, a planta de dessalinização Sorek é a maior instalação de dessalinização por osmose reversa do mundo. O método de dessalinização mais comumente usado é por meio de uma membrana – uma espécie de peneira que permite que a água passe por ela, enquanto bloqueia outras partículas, de acordo com seu tamanho ou carga.

O boro, que é encontrado naturalmente em grandes quantidades no Mar Mediterrâneo, está entre os minerais mais difíceis de remover, pois a mudança na acidez faz com que ele altere suas propriedades. É tóxico em altas concentrações e prejudica o crescimento das plantas, o que é um problema quando a água é usada para irrigação. O processo normal de remoção do boro envolve dosar a água com uma base para facilitar a remoção do boro, seguida da remoção da base.

A diretriz da Organização Mundial da Saúde (OMS) de concentração padrão de boro na água potável é de 0,3 mg / L em 1990. É difícil cumprir esta norma devido à realidade da tecnologia de tratamento disponível.

No entanto, essa membrana é cara e precisa ser substituída periodicamente. Agora, cientistas do Technion-Israel Institute of Technology em Haifa e da Wageningen University and Wetsus, um centro europeu de excelência para água sustentável na Holanda, desenvolveram uma maneira de melhorar a qualidade da água dessalinizada, reduzindo os custos do processo . Os resultados do estudo da equipe internacional foram publicados no PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences dos Estados Unidos da América) sob o título “Remoção eletroquímica de íons anfotéricos”.

O boro é um micronutriente essencial para plantas e animais, bem como um componente útil para várias indústrias. Para plantas verdes, uma pequena quantidade de boro é necessária para seu crescimento e desenvolvimento, mas o boro torna-se tóxico se a quantidade for ligeiramente maior do que o necessário.

É necessário produzir água com baixo teor de boro em usinas de dessalinização por osmose reversa, tanto para consumo humano quanto para agricultura. A água do mar dessalinizada de tais instalações geralmente contém alto teor de boro e, quando usada para irrigação, provou ser prejudicial às plantações, incluindo amora-preta, limão e toranja.

Os alunos de doutorado Technion Amit Shocron e Eric Guyes, sob a supervisão do Prof. Matthew Suss da Faculdade de Engenharia Mecânica, juntamente com seus colaboradores holandeses, desenvolveram uma nova técnica de modelagem para prever o comportamento do boro durante a dessalinização por meio de deionização capacitiva.

Esta é uma técnica emergente para tratamento e dessalinização de água usando eletrodos porosos relativamente baratos, em oposição à membrana cara. Quando uma corrente elétrica é aplicada, as partículas carregadas (como o boro em condições de pH alto) são adsorvidas pelos eletrodos e, portanto, removidas da água.

Shocron formulou a estrutura teórica que permitiu essa descoberta, enquanto Guyes construiu a configuração experimental. Trabalhando juntos, eles foram capazes de desenvolver o novo sistema. Eles descobriram que para a remoção ideal de boro, o eletrodo positivo deve ser colocado a montante do eletrodo negativo – contrariando a sabedoria aceita em seu campo. Eles também calcularam a tensão aplicada ideal para o sistema, descobrindo que uma tensão mais alta não melhora necessariamente a eficácia do sistema.

A equipe disse que o mesmo método que desenvolveram também pode ser usado para resolver outros desafios do tratamento de água – por exemplo, a remoção de resíduos de medicamentos e herbicidas, que são difíceis de remover usando métodos convencionais.


Publicado em 15/10/2021 11h44

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