Obtención de sales a partir de residuos de desalinización de agua de mar

En la actualidad, muchos de los conflictos socioambientales relacionados a actividades extractivas tienen como fondo el uso y manejo de agua dulce. Esto se debe a que, en ocasiones, el acceso a fuentes de agua dulce es limitado, debido a la lejanía entre las plantas extractivas y dichas fuentes. En el Perú, existen empresas que han decidido dar un paso adelante e implementar soluciones alternativas, tal como la desalinización del agua de mar, que es el recurso hídrico más abundante del planeta. Para ello, procesos como la ósmosis inversa, en la que el agua pasa a través de membranas que retienen los iones disueltos y permiten obtener agua de alta pureza (Figura 1), pueden ser empleados para producir agua para uso industrial y doméstico. Sin embargo, este proceso usualmente tiene una eficiencia del 50%, lo que significa que se producen iguales cantidades de agua de alta pureza que de agua de rechazo, que genera un efluente residual. Realizando un cálculo simple, asumiendo que la densidad inicial del agua es 1.03 g/ml y que al final del proceso es de 1 g/ml, se tiene que la densidad del efluente residual es 1.06 g/ml. El estudio de estrategias de reutilización de este residuo permitiría minimizar el impacto ambiental del proceso, disminuir los costos de su tratamiento y obtener productos nuevos; esta filosofía en el manejo de residuos es parte de los esfuerzos de muchas empresas por desarrollar la llamada economía circular. 

UTEC en colaboración con la empresa NEXA, está desarrollando un proyecto de investigación para evaluar la viabilidad de la evaporación del agua de rechazo para conseguir la precipitación de las sales que constituyen la salmuera. Este proceso de evaporación tiene dos desafíos:

1. El agua es uno de los compuestos con más alto calor específico (Tabla 1), lo que significa que se necesita entregar más calor al agua para incrementar su temperatura.

2. El calor de evaporación de una solución de sales es una propiedad coligativa, lo que significa que se altera en función de la concentración de las sales. Mientras exista mayor cantidad de sal presente en la solución a evaporar, mayor será el incremento en el calor de evaporación (Figura 1). 

Figura 1. Calor de evaporación de una solución acuosa de cloruro de sodio en función de su concentración.

La evaporación del agua de rechazo obtenida del proceso de desalinización de agua de mar es, por estas razones, un gran reto, pues su elevado requerimiento de calor implica un alto costo energético y/o largos tiempos de evaporación. Por este motivo, actualmente se están realizando pruebas de evaporación de agua de rechazo en nuestros laboratorios, para así definir una secuencia de procesos de evaporación/precipitación que permitan extraer las diversas sales, de acuerdo con el esquema mostrado en la Figura 2.  Al finalizar la investigación se hallarán las cantidades de agua evaporada y de sales precipitadas, y se determinarán el calor y la energía necesarios para realizar este proceso. Adicionalmente, se investigarán métodos para facilitar la evaporación, tal como el uso de vacío. El equipo de investigación de UTEC está liderado por el Prof. Juan Carlos Rodríguez, y está conformado por Karinna Visurraga y Natalia Vinelli (co-investigadoras), Cristina Guerra y Miguel Gakiya (asistentes de investigación) y Arturo Arias (practicante pre-profesional). Esta investigación es financiada por la empresa NEXA. El Prof. Carsten Benndorf y la Ing. Sheyla Chero son agradecidos por su apoyo en la caracterización de las sales y en el diseño de sistemas de vacío.

Figura 2. Proceso de evaporación/precipitación para obtención de sales a partir de salmuera.

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