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Un nuevo reactor innovador puede convertir aguas residuales en agua potable y al mismo tiempo producir uno de los productos químicos más buscados a nivel mundial. Descubre esta revolución tecnológica
Los nitratos, presentes en los fertilizantes agrícolas, pueden causar importantes problemas ambientales cuando son arrastrados por lluvia para ríos y arroyos. Este proceso de escorrentía daña los ecosistemas acuáticos, afectando negativamente a la fauna y flora que dependen de estas aguas. Además, los altos niveles de nitrato en el agua potable pueden suponer graves riesgos para la salud humana, por lo que es necesario tratar el agua para eliminar estos compuestos. Por ello, los científicos están desarrollando un reactor que cambiará este escenario.
Actualmente, los métodos convencionales para eliminar los nitratos del agua utilizan bacterias para convertirlos directamente en nitrógeno. Sin embargo, este proceso tiene considerables desventajas: es caro y además genera óxido nitroso, un gas de efecto invernadero extremadamente potente capaz de empeorar el calentamiento global. global a una escala mucho mayor que el dióxido de carbono Carbono.
El óxido nitroso es 265 veces más potente que el dióxido de carbono, lo que hace que el proceso sea climáticamente insostenible. Como resultado de estudiar, los científicos están trabajando para desarrollar tecnologías más limpias y una de las alternativas implica el uso de electricidad para convertir los nitratos en amoníaco. Sin embargo, este enfoque aún enfrenta desafíos, principalmente la aparición de reacciones no deseadas que dificultan la eficiencia del proceso.
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La nueva solución: reactores de tres cámaras
En los reactores propulsados eléctricamente, hay un extremo positivo y uno negativo que crean una diferencia de carga. En el extremo negativo, el agua se divide en oxígeno gaseoso e iones de hidrógeno, mientras que en el extremo positivo, los nitratos se convierten en amoníaco e iones de hidroxilo (OH-).
Sin embargo, surge un problema cuando los iones de hidrógeno migran al otro extremo, formando hidrógeno y reduciendo la eficiencia de convertir nitrato en amoníaco.
Para superar este problema, investigadores de la Universidad Rice, dirigidos por Feng-Yang Chen, desarrollaron un reactor de tres cámaras. Esta innovación permite una separación más efectiva de las reacciones químicas, evitando la interferencia de los iones de hidrógeno en la conversión de nitratos. El reactor funciona de la siguiente manera: en la primera cámara, los nitratos se transforman en gas amoníaco e iones hidroxilo, que, a su vez, reaccionan con el sodio presente en el agua para formar hidróxido de sodio.
En la segunda cámara se extrae el gas amoniaco recién formado, mientras que los iones de hidrógeno, procedentes de la división del agua en la tercera cámara, reaccionan con los iones de hidroxilo para formar agua. Los iones de sodio regresan a la primera cámara para reiniciar el ciclo.
Este diseño garantiza que se elimine la interferencia de los iones de hidrógeno, lo que permite que la conversión de nitratos en amoníaco se produzca de manera más eficiente.
En pruebas realizadas durante 10 días, el reactor logró dirigir más del 90% de la corriente eléctrica a la producción de amoniaco, una mejora considerable respecto al 20% obtenido en sistemas anteriores.
Aunque el reactor aún se encuentra en fase experimental, estos resultados son prometedores y la tecnología tiene el potencial de ser una alternativa sostenible y eficiente para el tratamiento del agua.
Algunos desafíos del proceso
Los investigadores aún enfrentan desafíos antes de que esta tecnología pueda adoptarse ampliamente, como garantizar que el sistema funcione de manera efectiva incluso en presencia de impurezas comunes en el agua, como iones de magnesio y calcio.
Sin embargo, con los avances en marcha, este nuevo reactor ofrece una gran esperanza para el futuro del tratamiento del agua, ayudando a reducir el impacto ambiental de los nitratos y contribuyendo a la seguridad del agua potable.
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