O processo desenvolvido no MIT poderia transformar salmoura concentrada em produtos químicos úteis, tornando a dessalinização mais eficiente.
David L. Chandler | Escritório de Notícias do MIT
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Plantas de dessalinização à beira-mar como esta normalmente descarregam grandes volumes de salmoura concentrada de volta ao mar. Pesquisadores do MIT mostraram que, em vez disso, grande parte desse lixo poderia ser transformado em produtos químicos úteis.
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A ilustração mostra o potencial do processo sugerido. A salmoura, que poderia ser obtida a partir do fluxo de resíduos de plantas de dessalinização de osmose reversa (RO), ou de plantas industriais ou operações de mineração de sal, pode ser processada para produzir produtos químicos úteis, como hidróxido de sódio (NaOH) ou ácido clorídrico (HCl).
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Ilustração cortesia dos pesquisadores
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A indústria de dessalinização em rápido crescimento produz água para beber e para a agricultura nas áridas regiões costeiras do mundo. Mas deixa para trás como um produto de resíduos um monte de salmoura altamente concentrada, que geralmente é descartada despejando-a de volta no mar, um processo que requer sistemas de bombeamento caros e que deve ser gerenciado cuidadosamente para evitar danos aos ecossistemas marinhos. Agora, engenheiros do MIT dizem que encontraram uma maneira melhor.
Em um novo estudo, eles mostram que através de um processo bastante simples o material resíduo pode ser convertido em produtos químicos úteis — incluindo aqueles que podem tornar o processo de dessalinização em si mais eficiente.
A abordagem pode ser utilizada para produzir hidróxido de sódio, entre outros produtos. Também conhecido como soda cáustica, hidróxido de sódio pode ser usado para pré-tratamento da água do mar indo para a usina de dessalinização. Isso altera a acidez da água, o que ajuda a evitar a incrustação das membranas usadas para filtrar a água salgada — uma das principais causas de interrupções e falhas em plantas típicas de dessalinização de osmose reversa.
O conceito é descrito hoje na revistaCatálise da Naturezae em dois outros trabalhos do cientista de pesquisa do MIT Amit Kumar, professor de engenharia mecânica John. H. Lienhard V, e vários outros. Lienhard é o Professor de Água e Alimentos de Jameel e diretor do Laboratório de Sistemas de Água e Alimentos Abdul Latif Jameel.
"A própria indústria de dessalinização usa muito dela", diz Kumar sobre hidróxido de sódio. "Eles estão comprando, gastando dinheiro com isso. Então, se você pode fazê-lo in situ na planta, isso pode ser uma grande vantagem. A quantidade necessária nas próprias plantas é muito menor do que o total que poderia ser produzido a partir da salmoura, por isso também há potencial para que seja um produto vendável.
O hidróxido de sódio não é o único produto que pode ser feito a partir da salmoura de resíduos: Outro importante produto químico usado pelas plantas de dessalinização e muitos outros processos industriais é o ácido clorídrico, que também pode ser facilmente feito no local a partir da salmoura de resíduos usando métodos de processamento químico estabelecidos. O produto químico pode ser usado para limpar partes da planta de dessalinização, mas também é amplamente utilizado na produção química e como fonte de hidrogênio.
Atualmente, o mundo produz mais de 100 bilhões de litros (cerca de 27 bilhões de litros) por dia de água proveniente da dessalinização, o que deixa um volume semelhante de salmoura concentrada. Muito disso é bombeado de volta para o mar, e as normas atuais exigem sistemas de outfall dispendiosos para garantir a diluição adequada dos sais. A conversão da salmoura pode, portanto, ser economicamente e ecologicamente benéfica, especialmente porque a dessalinização continua a crescer rapidamente em todo o mundo. "A descarga ambientalmente segura de salmoura é gerenciável com a tecnologia atual, mas é muito melhor recuperar recursos da salmoura e reduzir a quantidade de salmoura liberada", diz Lienhard.
O método de conversão da salmoura em produtos úteis utiliza processos químicos conhecidos e padrão, incluindo nanofiltração inicial para remover compostos indesejáveis, seguido por uma ou mais etapas de elediálise para produzir o produto final desejado. Embora os processos sugeridos não sejam novos, os pesquisadores analisaram o potencial de produção de produtos químicos úteis a partir de salmoura e propuseram uma combinação específica de produtos e processos químicos que poderiam ser transformados em operações comerciais para melhorar a viabilidade econômica do processo de dessalinização, ao mesmo tempo em que diminuem seu impacto ambiental.
"Essa salmoura muito concentrada tem que ser tratada com cuidado para proteger a vida no oceano, e é um desperdício de recursos, e custa energia para bombeá-la de volta para o mar", então transformá-la em uma mercadoria útil é um ganha-ganha, diz Kumar. E o hidróxido de sódio é um produto químico tão onipresente que "todos os laboratórios do MIT têm alguns", diz ele, então encontrar mercados para ele não deve ser difícil.
Os pesquisadores discutiram o conceito com empresas que podem estar interessadas na próxima etapa da construção de uma planta protótipo para ajudar a trabalhar a economia do mundo real do processo. "Um grande desafio é o custo - tanto o custo da eletricidade quanto o custo do equipamento", nesta fase, diz Kumar.
A equipe também continua a olhar para a possibilidade de extrair outros materiais de menor concentração do córrego da salmoura, diz ele, incluindo vários metais e outros produtos químicos, o que poderia tornar o processamento de salmoura um empreendimento ainda mais viável economicamente.
"Um aspecto que foi mencionado... e fortemente repercutiu comigo foi a proposta de tais tecnologias para apoiar uma produção mais 'localizada' ou 'descentralizada' desses produtos químicos no ponto de uso", diz Jurg Keller, professor de gestão de água na Universidade de Queensland, na Austrália, que não estava envolvido neste trabalho. "Isso poderia ter alguns grandes benefícios de energia e custo, uma vez que a alta concentração e o transporte desses produtos químicos muitas vezes adicionam mais custo e ainda mais demanda energética do que a produção real destes nas concentrações que são tipicamente utilizadas."
A equipe de pesquisa também incluiu a pós-doutora do MIT Katherine Phillips e a graduanda Janny Cai, e Uwe Schroder na Universidade de Braunschweig, na Alemanha. O trabalho contou com o apoio da Cadagua, subsidiária da Ferrovial, por meio da Iniciativa de Energia do MIT.