Cómo funciona la desalinización

Océano y cielo
Curiosidad Proyecto: Marine Life Pictures

Alrededor del 70 por ciento del mundo es agua, pero tan poco en realidad se puede utilizar porque la mayor parte es agua salada.

Introducción a la forma de desalinización Obras

La reducción de agua salada a sus elementos básicos - sal y agua - es tan simple que se ha convertido en una clase de ciencias para los alumnos de primer grado. De hecho, un "destilador solar" puede convertir el agua salada en agua dulce en tan sólo unos días. Simplemente llene un recipiente grande con agua salada y establecer un vaso vacío en el centro. Luego cubrir el recipiente - vidrio vacía y todo - con una envoltura de plástico que tiene un pequeño agujero asomó en el medio. Coloque el artefacto en la luz solar directa, y ver el ciclo del agua en el trabajo: El agua salada se evapora, deja detrás de los cristales de sal, y crea la condensación que se levanta, recoge en la membrana de plástico y gotea en el vaso vacío. El agua dulce resultante es lo suficientemente bueno para beber [fuente: Williams].

Pero ¿por qué eliminar la sal en el primer lugar? Resulta que, el consumo de agua salada puede matarte. La ingestión de sal señala su células para eliminar las moléculas de agua para diluir el mineral. El exceso de sal, y este proceso puede causar una reacción en cadena muy mal: Sus células se agotarán de humedad, sus riñones se apagará y su cerebro será dañado. La única manera de compensar este caos interno es de orinar con mayor frecuencia para expulsar a todos los que la sal, un remedio que podría funcionar sólo si tiene acceso a una gran cantidad de agua potable [fuente: Thompson].

La gente - especialmente aquellos en partes de hambre con el agua del mundo - han estado buscando soluciones de agua dulce durante siglos. Resulta que las mismas personas que construyeron esfinges gigantes y llevaron carros tirados por caballos también sed de agua limpia y pura [fuente: Jesperson]. Incluso en los tiempos modernos, poblaciones enteras luchan con una cruel ironía- que están rodeados de agua salada, pero carecen de agua potable. La escasez veces estimula los conflictos sangrientos. En 2009, los espectadores mataron a una familia en la sequía asolado la India para la recogida de agua de un pozo municipal antes de que corrió en seco [fuente: Instituto del Pacífico].

Pero ¿qué pasa si un suministro abundante de agua dulce podría ser creado a partir de agua salada? Una operación de la desalinización a gran escala - con ayuda de principios similares a un proyecto simple salón de clases - podría cambiar el mundo. En la página siguiente, vamos a explorar por qué no es siempre tan fácil de convertir el agua salada en agua potable.

Desalinización de Aristóteles a la Armada de EE.UU.

Ya en el año 350 aC, el filósofo griego Aristóteles puso un montón de pensamiento en la eliminación de la sal del agua utilizando una serie de filtros [fuente: Aristóteles]. Por la década de 1700, la Armada de los Estados Unidos hizo uso regular de destiladores solares para crear agua dulce, y las décadas siguientes vio el advenimiento de imágenes fijas integradas en estufas a bordo. Durante Segunda Guerra Mundial, desalación dio otro salto: la Marina de los EE.UU. construye un destilador con base en tierra en una isla del Pacífico, que produjo cerca de 55.000 litros de agua dulce por día - más del doble de la salida de cualquier destilería existente en el mundo [fuente: Congreso EE.UU.].

Desalación en el Trabajo

Hay más de una manera de separar sal de agua, pero casi el 90 por ciento de las veces, sólo uno de los dos métodos se utilizan: Flash de varias etapas y ósmosis [fuente inversa: WorldPumps.com].

Recuerde por qué es tan mala para beber agua salada? Cuando las células pasan agua a través de la membrana externa para evitar la deshidratación, la ósmosis está ocurriendo. Al mover el agua a través de la membrana, la celda está tratando de igualar su alta concentración de sal interna con una baja concentración de sal externa. Eso se llama ósmosis. Osmosis inversa ocurre cuando, por ejemplo, se pone el agua salada en un lado de una membrana semipermeable y la presión mueve las moléculas de agua a través de la membrana de filtración como las moléculas más grandes - incluyendo moléculas de sal - Permanezca atrapado detrás. Por mar salada o agua de mar, se requiere una cantidad considerable de presión para mover el agua a través de un filtro, donde cada poro es sólo una fracción del tamaño de un cabello humano [Fuente: American Chemical Society]. Esto significa una serie de bombas son por lo general en el juego, toda la presión que ejerce sobre el agua [fuente: WorldPumps.com].

A diferencia de ósmosis inversa, que se basa en una membrana para filtrar las moléculas de sal, las flash de múltiples etapas método utiliza calor para convertir el agua salada en agua dulce. ¿Por qué un nombre tan inusual? "Flash" se refiere a llevar rápidamente el agua a ebullición, y esto sucede varias veces, o en etapas. A medida que el agua salada entra en cada etapa de la unidad de conversión, se somete a calor suministrado externamente vapor y presión. Durante cada etapa, las formas de vapor de agua y se recoge. Este vapor de agua es el agua dulce y la izquierda, detrás de concentrado salada se conoce como salmuera. En varias etapas de destilación de flash - como con ósmosis inversa - productos químicos o agentes suavizantes de agua no se suelen añadir [fuente: Organización de los Estados Americanos].

Así que si la desalinización es posible, ¿por qué no son plantas de gran escala calmar la sed del mundo de agua dulce? Sólo unos 15 mil millones de galones - dos décimas de un por ciento del agua dulce consumida en todo el mundo cada día - es agua salada desalada [fuente: Schirber]. En la página siguiente, vamos a explorar en la nueva generación de convertidores de agua salada están surgiendo.

Sal y Mucho Más

Claro, usted podría esperar que el proceso de desalinización para eliminar la sal del agua del océano. Pero ¿sabía usted la limpieza no se detiene allí? Desalinización - sea cual sea el método - también elimina los compuestos químicos orgánicos o biológicos, al final la producción de agua potable de alta calidad que no transmite la diarrea u otras enfermedades. Esto es importante porque casi 4.000 niños mueren cada día en los países en desarrollo a causa de enfermedades relacionadas con el agua potable contaminada [fuente: Cáscara].

Water Solutions

Agua cubre al menos el 70 por ciento de la superficie del mundo. Pero el 97 por ciento de ella es demasiado salada para beber [fuente: Frederick]. Esto, junto con las desigualdades en la distribución del agua y la disponibilidad geográfica, significa la escasez de agua es una realidad para muchas personas. De hecho, la falta de agua afecta a cuatro de cada 10 personas en el mundo [fuente: Organización Mundial de la Salud]. No puede haber consecuencias graves para la salud de no tener suficiente agua. A veces significa que las personas obtienen su agua de fuentes contaminadas. Agua de mala calidad puede propagar enfermedades como el cólera, la fiebre tifoidea o la salmonela [fuente: Organización Mundial de la Salud].

Salobres o Turning salado el agua en el agua dulce podría afectar tanto a las escasas raciones de agua y la demanda cada vez mayor. Esto es especialmente cierto para algunas comunidades costeras de los Estados Unidos que luchan con la escasez de agua dulce [fuente: Programa de California Ocean Resources]. Además, las plantas de desalinización pueden proporcionar una fuente de agua confiable, incluso cuando una sequía está en marcha.

En 2009, había más de 1.400 plantas de desalinización que operan en el mundo, que producen más de 15 mil millones de galones de agua por día. Otros 244 plantas están en construcción, muchos de ellos en el Oriente Medio [fuente: Asociación Internacional de Desalación]. Sin embargo, el más grande del mundo osmosis inversa planta desalinizadora, que abrió mayo de 2010, se encuentra en la costa mediterránea de Israel [fuente: Dow]. Y, la construcción está en marcha en Carlsbad, California, para crear la mayor planta de desalinización del hemisferio occidental, que se estima para producir 50 millones de galones de agua potable todos los días [fuente.: Poseidón].

Sin embargo, a menudo hay una percepción pública de que el agua desalada no tiene buen sabor y no es bueno para ti. En Israel, por ejemplo, muchas personas son cada vez más reacios a beber agua del grifo desalada debido a preocupaciones de salud [fuente: Mizroch]. Pero el agua desalinizada - directamente del grifo - es generalmente segura para beber. Un estudio realizado en Arabia Saudita, por ejemplo, no se encontraron diferencias significativas entre el agua desalada se presentan en el grifo y el agua embotellada - excepto por el hecho de que el agua del grifo desalada no deja botellas de plástico vacías detrás [fuente: Ahmad].

Pero ¿y si fuera posible llevar un dispositivo de desalinización portátil para producir su propio suministro de personal de agua potable? La idea puede no ser tan descabellada como crees.

Futuro de Desalación

A medida que el número de plantas de desalinización en todo el mundo continúan creciendo, también lo hacen las preocupaciones sobre el desarrollo de la nueva tecnología para alimentar las plantas. Actualmente, los esfuerzos de desalinización a gran escala requieren una gran cantidad de energía para funcionar y, a menudo son asuntos de alta de mantenimiento, gracias a una gran cantidad de piezas de trabajo, como las membranas que tienden a ensuciar con frecuencia [fuente: Schirber].

Los costos son otra preocupación: Durante las últimas cinco décadas, la inversión pública y privada en el desarrollo de la tecnología de desalinización ha llegado a más de mil millones dólares en todo el mundo. Y aún con el progreso que se ha hecho, la idea de que la desalinización sería acabar con la escasez de agua está lejos de la realidad. Y eso es porque todavía es muy, muy caro para planificar, construir y gestionar plantas de desalinización [fuente: Ciencia y Tecnología de la Junta de Agua]. De hecho, el costo promedio para encender un acre-pie - cerca de 325.000 galones - de agua salada en dulce agua oscila entre $ 800 a $ 1.400 y requiere una cantidad significativa de energía [fuente: American Chemical Society].

La producción de agua dulce usando los costos de ósmosis inversa alrededor de un tercio menos de flash de múltiples etapas, en gran parte debido a los costos de la energía térmica utilizada por este último método en el proceso de ebullición [fuente: Ciencia y Tecnología de la Junta de Agua]. Desafortunadamente, ambos procesos - como con todas las técnicas de desalinización - crean salmuera. Este subproducto de agua desalada contiene altas concentraciones de sal y, cuando se libera de nuevo en un cuerpo natural de agua, puede causar daño a la vida marina. Eso es porque la salmuera, que suele ser más densa que el agua en la que salga al mercado, se asienta en lo alto de sedimentos de baja altitud donde se agota aguas circundantes de oxígeno [fuente: Universidad de Texas en Austin].

Estas preocupaciones de costo y ambientales son parte y parcela de la próxima ronda de mejoras en la tecnología y los procesos de desalinización. Dispositivos de desalinización portátiles ligeros están siendo desarrollados por investigadores en Corea y en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Las unidades producen suficiente agua dulce para apoyar a varias personas. El proceso utiliza la gravedad - simplemente verter agua salada en la parte superior del dispositivo - para eliminar la sal y otros sedimentos utilizando 1.600 filtros [fuente: MIT].

Al igual que estas unidades portátiles de energía solar a gran escala plantas de ósmosis inversa, aunque todavía en las etapas de planificación, también podría disminuir en gran medida la dependencia de las plantas de desalinización 'de los combustibles fósiles. De hecho, la National Science Foundation otorgó $ 2.5 millones para un equipo de expertos de la Universidad de Michigan que estudian el impacto de la energía solar en la tecnología de desalinización [fuente: Ricardo]. Además de la financiación del gobierno en los Estados Unidos y en el extranjero, las fuentes de financiación privadas están comenzando a prestar atención al desarrollo de los esfuerzos de desalinización más eficientes. Una cosa es cierta: si el proceso de desalinización mejora, podría tener el potencial de cambiar regiones enteras pobres en agua para mejor.

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