Le tecnologie di desalinizzazione ad alta temperatura possono ridurre efficacemente le concentrazioni di un elemento chimico nell'acqua di mare per renderla un sostituto efficace dell'acqua dolce. La ricerca su come evapora l'elemento boro potrebbe portare a una migliore qualità dell'acqua potabile e per l'irrigazione.
Il boro è un minerale in tracce che si trova in concentrazioni di 0,001-100 milligrammi per litro nelle acque dolci sotterranee e superficiali, ma in concentrazioni più elevate nell'acqua di mare (in media 4,5 mg/l). L'esposizione ad alte dosi di boro può portare ad anomalie nei sistemi fetali e riproduttivi umani. Sebbene il boro sia essenziale per la crescita delle piante, elevate concentrazioni nel suolo possono danneggiare le colture sensibili.
I paesi di tutto il mondo regolano la quantità di boro consentita nell'acqua potabile e di irrigazione a seconda della loro principale fonte d'acqua, sia d'acqua dolce che di mare. "Paesi del Consiglio di cooperazione del Golfo, compresa l'Arabia Saudita, hanno standard rigorosi, consentendo una concentrazione massima di boro di 0,5 mg/l nei sistemi di distribuzione dell'acqua potabile, "dice Alla Alpatova, un borsista post-dottorato presso KAUST. Per migliorare la rimozione del boro durante la desalinizzazione dell'acqua, Alpatova e i suoi colleghi hanno cercato di capire cosa succede quando l'acqua di mare subisce uno dei due processi di desalinizzazione legati alla temperatura attualmente utilizzati.
Il flash multistadio (MSF) è una tecnologia di desalinizzazione che prevede il riscaldamento dell'acqua e la condensazione del vapore risultante attraverso fasi incrementali. La distillazione a membrana a traferro (AGMD) comporta il trasporto di vapore acqueo attraverso una membrana per essere raffreddata e condensata dall'altra parte. Per scoprire come i vari componenti dell'acqua di mare hanno influenzato la rimozione del boro, il team ha confrontato ciò che è accaduto all'acqua di mare ea una soluzione di acido borico quando sono stati elaborati attraverso queste due tecnologie.
Hanno scoperto che il boro inizia ad evaporare dalla soluzione a una temperatura di circa 55°C. All'aumentare della temperatura applicata ai sistemi, anche la quantità di boro evaporata dall'acqua di mare è aumentata. "Ma anche se il boro è volatile alle alte temperature, entrambe le tecnologie di desalinizzazione sono state efficaci nel ridurre le sue concentrazioni nell'acqua desalinizzata al di sotto dello standard saudita di 0,5 mg/l, anche a temperature dell'acqua di mare superiori a 100°C, "dice Alpatova.
I risultati mostrano il potenziale di queste tecnologie per ridurre le concentrazioni di contaminanti pericolosi nell'acqua di mare. Capire come influenzano l'evaporazione e la rimozione del boro potrebbe aiutare a migliorare questi metodi. Anche il destino di altre sostanze chimiche volatili nell'acqua di mare deve essere studiato, aggiunge Alpatova.
Il team sta ora lavorando a una configurazione di distillazione a membrana su scala pilota per ottimizzare la progettazione del sistema e l'efficienza dei costi. Collaboreranno con partner industriali per testarlo su larga scala in condizioni di desalinizzazione reali.
