Para posibilitar la desalinizaci\u00f3n, se aplic\u00f3 en la c\u00e9lula electroqu\u00edmica una tensi\u00f3n el\u00e9ctrica de 1,2 voltios (V). Se trata de una tensi\u00f3n menor a la que transmite una pila com\u00fan (del tipo AA), que es de 1,5 V. De esa manera, uno de los electrodos qued\u00f3 polarizado con carga negativa y el otro con carga positiva. Con el ingreso del agua salobre en la c\u00e9lula, pasando entre los electrodos, los iones de sodio (Na+), que tienen carga positiva, resultan atra\u00eddos y retenidos en el electrodo negativo, y el cloruro (Cl-) se desplaza al polo positivo. Cuando los electrodos quedan saturados por esos elementos, basta con invertir la polaridad y el material adherido ser\u00e1 repelido, pudiendo ser extra\u00eddo de la c\u00e9lula mediante un proceso de retrolavado. En un futuro, los investigadores pretenden construir un prototipo que pueda operarse mediante un panel de energ\u00eda solar.<\/p>\n
Los carbones activados que absorben sales ya se encuentran disponibles en el mercado, pero no resultan adecuados para el proceso de desionizaci\u00f3n capacitiva porque poseen peque\u00f1as \u00e1reas de retenci\u00f3n de los iones de sal. Los carbones desarrollados en el Latea presentan una superficie de retenci\u00f3n de elementos qu\u00edmicos seis veces mayor que los carbones del mercado. La invenci\u00f3n deriv\u00f3 en una solicitud de patente que fue depositada en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI) por la Agencia de Innovaci\u00f3n de la UFSCar. La novedad tambi\u00e9n abarca otras posibilidades de uso para ese material, tales como el tratamiento de efluentes industriales y la extracci\u00f3n de otros tipos de sales del agua. \u201cEn una caldera que genera vapor, por ejemplo, el agua debe hallarse lo suficientemente limpia para que elementos tales como calcio, magnesio y hierro no generen incrustaciones en las tuber\u00edas\u201d, dice Ruotolo. Para este estudio, \u00e9l cuenta con la colaboraci\u00f3n del Instituto Madrile\u00f1o de Estudios Avanzados (IMDEA-Energ\u00eda) y de la Universidad de M\u00e1laga, ambos en Espa\u00f1a, y de la Universidad de Wisconsin-Madison, en Estados Unidos.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/048-051_Dessaliniza\u00e7\u00e3o_262_ING.jpg\")
Dima\/Flickr <\/span><\/a> Los dispositivos de la usina que utiliza el sistema de \u00f3smosis inversa en Ascal\u00f3n, Israel: 392 mil m3 de agua procesada por d\u00eda, una cantidad que sirve para abastecer a un mill\u00f3n de personasDima\/Flickr <\/span><\/p><\/div>\n Ventajas y desventajas<\/strong> La ventaja principal de la desionizaci\u00f3n capacitiva sobre la \u00f3smosis inversa, que domina el mercado de la desalinizaci\u00f3n, es el bajo costo de operaci\u00f3n, dado que utiliza menores presiones de agua y requiere bajos voltajes. Pero la desionizaci\u00f3n todav\u00eda no sirve para desalinizar el agua de mar. Esta tecnolog\u00eda no puede extraer un volumen de sal mayor a 10 gramos (g) por litro (l), y el agua de mar contiene 35 g\/l. \u201cActualmente, la comunidad cient\u00edfica se encuentra abocada a la b\u00fasqueda de nuevos materiales o estrategias de operaci\u00f3n tendientes a viabilizar la desalinizaci\u00f3n por desionizaci\u00f3n capacitiva del agua de mar\u201d, comenta Ruotolo. Un proceso a\u00fan extenso y dif\u00edcil de superar hoy en d\u00eda porque en la \u00f3smosis inversa la extracci\u00f3n de sal es tan perfecta que el agua resultante es agua destilada. Para tornarla potable se necesita agregarle peque\u00f1as cantidades de sales minerales.<\/p>\n Si bien la tecnolog\u00eda debe a\u00fan perfeccionarse, la desionizaci\u00f3n capacitiva ya viene siendo utilizada a nivel comercial por una empresa holandesa, Voltea, que cuenta entre sus inversores a Unilever Ventures y al fondo brit\u00e1nico de inversi\u00f3n en tecnolog\u00edas ambientales Environmental Technologies Fund. La empresa vende desde 2009 sistemas de desalinizaci\u00f3n, aunque los mismos no resultan apropiados para el agua de mar. La tecnolog\u00eda \u00a0que emplea Voltea se basa en la aplicaci\u00f3n de una tensi\u00f3n el\u00e9ctrica entre dos electrodos de carbono poroso dispuestos en paralelo en una c\u00e9lula. Los electrodos de carbono se fabrican capa por capa, bajo la forma de delgadas pel\u00edculas cuyo espesor se encuentra en el rango de micrones. Estos dispositivos se dimensionan y posicionan seg\u00fan el volumen de agua que se pretende desalinizar. La tecnolog\u00eda de Voltea se utiliza para la desalinizaci\u00f3n del agua del grifo, para uso industrial y para el riego en la agricultura. Su gran ventaja es el bajo consumo de energ\u00eda. Incluso con limitaciones, Voltea fue reconocida como una de las 21 Tecnolog\u00edas Pioneras en 2013, en el marco del Foro Econ\u00f3mico Mundial, y premiada en el Global Water Summit 2010.<\/p>\n La ampliaci\u00f3n de las potencialidades de aplicaci\u00f3n de la desionizaci\u00f3n capacitiva a\u00fan requiere desarrollo tecnol\u00f3gico, pero puede que s\u00f3lo sea una cuesti\u00f3n de tiempo. \u201cLa aplicaci\u00f3n comercial de la \u00f3smosis inversa comenz\u00f3 en 1965, pero reci\u00e9n en la d\u00e9cada de 1980 comenz\u00f3 a utiliz\u00e1rsela de manera extensiva en la desalinizaci\u00f3n. Fue un proceso de maduraci\u00f3n tecnol\u00f3gica, con nuevas soluciones que fueron surgiendo\u201d, dice el ingeniero qu\u00edmico Em\u00edlio Gabbrielli, un italiano radicado en Brasil, que presidi\u00f3 la Asociaci\u00f3n Internacional de Desalinizaci\u00f3n (IDA) hasta octubre de este a\u00f1o. Actualmente es el director de Desarrollo Global de Negocios del Sector de Aguas en Toray, una empresa japonesa que fabrica filtros y membranas para \u00f3smosis inversa, entre otros productos. \u00c9l comenta que, al igual que la desionizaci\u00f3n, tambi\u00e9n existen otras tecnolog\u00edas experimentales que, en algunos a\u00f1os, podr\u00edan sustituir, a menor costo, a la \u00f3smosis inversa.<\/p>\n El ingeniero Gabbrielli estima que la cantidad de agua desalinizada en todo el mundo es de 100 millones de metros c\u00fabicos (1 m3<\/sup> son mil litros) por d\u00eda, un equivalente a 20 veces el caudal promedio del r\u00edo T\u00e1mesis, que atraviesa la ciudad de Londres. Eso sucede en alrededor de 19 mil instalaciones de desalinizaci\u00f3n. Actualmente son entre 300 y 400 millones de personas las que utilizan agua desalinizada, principalmente en pa\u00edses tales como Israel, Arabia Saudita, Singapur, Australia y Espa\u00f1a. \u201cCada vez es mayor la tendencia al uso de energ\u00edas renovables, tales como la solar y la e\u00f3lica, para impulsar a los desalinizadores, y Australia y Arabia Saudita son l\u00edderes en cuanto a esa opci\u00f3n energ\u00e9tica\u201d. En cuanto al precio de este proceso, el expresidente de la IDA dice que el m3<\/sup> de agua desalinizada cuesta entre sesenta centavos y un d\u00f3lar y medio en las usinas de mayor capacidad, dependiendo de la regi\u00f3n donde se la utilice. Comparativamente, el agua tratada o transportada por las compa\u00f1\u00edas abastecedoras cuesta en Brasil entre diez y veinte centavos de real el metro c\u00fabico, pero en muchos casos, donde se suma el costo del transporte por autopistas, ese costo podr\u00eda estar cerca del costo de la desalinizaci\u00f3n.<\/p>\n Para Gabbrielli, la desalinizaci\u00f3n cobrar\u00e1 importancia en el pa\u00eds en un futuro cercano, porque las poblaciones necesitan un mayor volumen de agua y la misma ser\u00e1 importante en los per\u00edodos de sequ\u00eda. El ejecutivo prev\u00e9 que un mayor conocimiento de las tecnolog\u00edas y un mayor descenso del precio de los desalinizadores pueden hacer que las capitales brasile\u00f1as a orillas del mar adopten este proceso. \u201cPero la tecnolog\u00eda de \u00f3smosis inversa tambi\u00e9n se aplica para el reaprovechamiento del agua. Imagino que dentro de 10 \u00f3 20 a\u00f1os el agua reutilizada tambi\u00e9n servir\u00e1 para el abastecimiento tradicional\u201d, dice el ingeniero qu\u00edmico.<\/p>\n En Brasil, la mayor experiencia de desalinizaci\u00f3n se lleva a cabo en el semi\u00e1rido del nordeste, a trav\u00e9s de los programas gubernamentales Agua Buena (1998-2003) y Agua Dulce (2003-2010), del Ministerio de Medio Ambiente, que instalaron desalinizadores en las comunidades aisladas del semi\u00e1rido. En esa regi\u00f3n, el agua subterr\u00e1nea es salobre porque se encuentra en contacto con rocas cristalinas. Hoy en d\u00eda, hay 3 mil desalinizadores que proveen agua a unas 200 mil personas.<\/p>\n Los dos programas gubernamentales fueron coordinados inicialmente por el ingeniero qu\u00edmico Kepler Fran\u00e7a, docente del Laboratorio de Referencia en desalinizaci\u00f3n (Labdes) de la Universidad Federal de Campina Grande (UFCG), en \u00a0el estado de Para\u00edba. \u00c9l tambi\u00e9n contribuy\u00f3 para la implementaci\u00f3n de desalinizadores en el archipi\u00e9lago de Fernando de Noronha, que se instalaron en 1998. All\u00ed, el sistema instalado provee el 40% del consumo de las islas. El resto proviene del agua de lluvia que se almacena en pozos y luego es tratada.<\/p>\n El pr\u00f3ximo gran centro brasile\u00f1o que contar\u00e1 con desalinizaci\u00f3n del agua de mar ser\u00e1 Fortaleza, en el estado de Cear\u00e1. La Compa\u00f1\u00eda de Agua y Desag\u00fces de Cear\u00e1 (Cagece) emiti\u00f3 en 2017 un llamado para la selecci\u00f3n de dos empresas que realizar\u00e1n los estudios de la futura usina. Recientemente, se design\u00f3 a las empresas espa\u00f1olas GS Inima y Acciona, las cuales entregar\u00e1n el proyecto en un plazo de 150 d\u00edas. El emprendimiento, que costar\u00e1 500 millones de reales, est\u00e1 previsto para 2020 y su meta ser\u00e1 la provisi\u00f3n del 12% del agua potable de la Regi\u00f3n Metropolitana de Fortaleza.<\/p>\n Proy<\/strong>e<\/strong>c<\/strong>tos
\nUna vez superada la primera fase del proyecto, el doctorando Linzmeyer se traslad\u00f3 al Instituto Leibniz de Nuevos Materiales, en Alemania, donde integra un equipo liderado por el profesor Volker Presser, que desarrolla tecnolog\u00eda para la desionizaci\u00f3n capacitiva. \u00c9l se llev\u00f3 en su equipaje carbones activados elaborados con lignina de ca\u00f1a de az\u00facar provista por el Laboratorio Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda del Bioetanol (CTBE), de Campinas (S\u00e3o Paulo). La lignina es el componente que queda del bagazo luego del proceso de segunda generaci\u00f3n en la elaboraci\u00f3n del etanol. En Alemania, se la est\u00e1 usando para producir carbones activados para estudios sobre la desionizaci\u00f3n capacitiva. \u201cPara los pr\u00f3ximos a\u00f1os se espera un avance del etanol de segunda generaci\u00f3n en Brasil, quedando en las usinas grandes cantidades de lignina\u201d, dice Ruotolo.<\/p>\n<\/a><\/p>\n
\n1.<\/strong> Desalinizaci\u00f3n por desionizaci\u00f3n capacitiva: Desarrollo de nuevos electrodos y optimizaci\u00f3n del proceso (n\u00ba 15\/16107-4<\/a>); Modalidad<\/strong> Apoyo a la Investigaci\u00f3n \u2013 Regular; Investigador <\/strong>responsable<\/strong> Lu\u00eds Augusto Martins Ruotolo (UFSCar); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 228.804,27
\n2.<\/strong> Desalinizaci\u00f3n por desionizaci\u00f3n capacitiva: Desarrollo de electrodos y optimizaci\u00f3n del proceso (n\u00ba 15\/26593-3<\/a>); Modalidad<\/strong> Beca de doctorado; Investigador <\/strong>responsable<\/strong> Lu\u00eds Augusto Martins Ruotolo (UFSCar); Becario<\/strong> Rafael Linzmeyer Zornitta; Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 41.033,51; R$ 102.303,70 (Beca para Pasant\u00eda de Investigaci\u00f3n en el Exterior).<\/p>\n