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Tecnología creada por universidades de Estados Unidos aborda uno de los problemas más costosos de la desalinización al capturar boro con electrodos de tejido de carbono, reduciendo la dependencia de productos químicos y prometiendo disminuir los costos operativos en plantas que transforman agua de mar en agua potable.
Ingenieros de la Universidad de Michigan y de la Rice University desarrollaron una tecnología con electrodos de tejido de carbono para remover boro del agua de mar después de la desalinización, una etapa que normalmente exige productos químicos, consumo adicional de energía y nuevos ciclos de filtración en las plantas.
Descrita en un estudio publicado en la revista Nature Water en enero de 2025, la solución aborda un problema menos conocido de la producción de agua potable a partir del océano, ya que el boro puede permanecer en el agua en niveles inadecuados incluso después de la eliminación de la sal.
Por qué el boro desafía a las plantas desalinizadoras
Aunque es un componente natural del agua marina, el boro pasa a ser tratado como contaminante cuando atraviesa los filtros convencionales y llega al agua tratada en concentraciones superiores a los límites recomendados para el consumo humano y determinadas actividades agrícolas.
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Según la Universidad de Michigan, los niveles encontrados en el océano pueden superar incluso los parámetros más flexibles de la Organización Mundial de la Salud, principalmente porque el boro aparece en forma de ácido bórico, una estructura eléctricamente neutra que atraviesa parte de las membranas.
Como los sistemas de ósmosis inversa funcionan mejor contra partículas cargadas, parte de este elemento logra escapar de la filtración principal, obligando a las plantas a añadir una base química al agua ya desalinizada para transformar el boro en una forma más fácilmente retenida.
A continuación, el agua debe pasar por una nueva etapa de ósmosis inversa antes de recibir ácido para volver al pH adecuado, un proceso que aumenta los costos operativos y la dependencia de insumos químicos a gran escala.
Este tratamiento complementario eleva los costos operativos y aumenta la dependencia de insumos químicos.
En plantas de gran tamaño, cualquier etapa extra pesa en el presupuesto, porque el volumen procesado diariamente puede alcanzar millones de metros cúbicos.
Cómo funciona el tejido de carbono creado por los investigadores
Para sortear este cuello de botella, los investigadores desarrollaron un sistema electroquímico que sustituye parte de las etapas tradicionales y reduce la necesidad de verter grandes cantidades de reactivos químicos durante el tratamiento del agua producida por las plantas desalinizadoras.
En este proceso, la corriente eléctrica separa moléculas de agua y genera iones hidróxido capaces de interactuar con el boro, haciendo que el contaminante adquiera carga negativa y pueda ser capturado por los poros presentes en los electrodos de tejido de carbono.
Además de la alta porosidad, estas estructuras reciben grupos oxigenados en la superficie, lo que amplía la capacidad de unión selectiva con el boro sin retener, en la misma proporción, otros iones disueltos en el agua tratada.
Jovan Kamcev, profesor asistente de la Universidad de Michigan y uno de los autores correspondientes del estudio, afirmó que la mayoría de las membranas de ósmosis inversa no eliminan mucho boro.
Según él, las plantas generalmente necesitan post-tratamiento, lo que encarece la operación.
El equipo afirma que el nuevo método es relativamente escalable y puede eliminar el boro con más eficiencia energética que las tecnologías convencionales.
El avance no elimina la desalinización por ósmosis inversa, pero actúa sobre una etapa específica que suele encarecer el tratamiento final.
El ahorro puede alcanzar el 15% en el tratamiento del agua
Según estimaciones divulgadas por la Universidad de Michigan y la Rice University, el dispositivo puede reducir hasta en un 15% los costos ligados a la eliminación de boro, un porcentaje que equivale a aproximadamente US$ 0,20 por metro cúbico de agua tratada en sistemas de desalinización.
La proyección fue presentada por los investigadores como un potencial de ahorro para las plantas que actualmente dependen de múltiples etapas químicas y nuevos ciclos de filtración para garantizar niveles adecuados de boro en el agua final.
Weiyi Pan, investigador postdoctoral de la Universidad de Rice y coautor principal del estudio, dijo que el dispositivo reduce las demandas químicas y energéticas de la desalinización, con beneficios ambientales y reducción de costos.
La proyección considera la sustitución de etapas basadas en la adición de bases, filtración adicional y neutralización con ácido.
A escala global, la diferencia puede ser significativa.
La capacidad mundial de desalinización se estimó en 95 millones de metros cúbicos por día en 2019, según datos citados por las instituciones involucradas en la investigación.
Con este volumen, pequeñas reducciones por metro cúbico se multiplican rápidamente.
Grandes plantas costeras, como la Claude “Bud” Lewis Carlsbad Desalination Plant en San Diego, figuran entre los ejemplos de instalaciones que podrían ahorrar millones de dólares al año si se adoptaran tecnologías de este tipo a escala industrial.
La carrera por el agua potable presiona a gobiernos y empresas
Presionada por sequías prolongadas, crecimiento urbano y la reducción de las fuentes tradicionales de agua dulce, la desalinización ha ganado terreno en países que buscan ampliar la seguridad hídrica sin depender exclusivamente de embalses y ríos.
En regiones costeras, gobiernos y concesionarias han comenzado a tratar estas plantas como una alternativa estratégica para reforzar el suministro, aunque el alto costo operativo sigue siendo uno de los principales obstáculos para la expansión a gran escala.
La producción de agua potable a partir del mar depende de un gran consumo de energía, mantenimiento constante de membranas, control químico y tratamiento de residuos, un escenario que convierte los avances dirigidos a cuellos de botella específicos en factores importantes para la viabilidad económica de los proyectos.
El caso del boro muestra que transformar agua salada en agua potable no significa solo quitar la sal.
Los contaminantes en baja concentración pueden requerir procesos adicionales costosos, especialmente cuando los estándares de calidad deben cumplir con el consumo humano y la irrigación.
La investigación también abre camino para futuras aplicaciones.
Los científicos indican que el principio de los electrodos modificados puede adaptarse para capturar otros contaminantes, siempre que la química de la superficie se ajuste para cada sustancia.
A pesar de su potencial, la tecnología aún depende de pruebas de escalabilidad y asociaciones industriales para salir del entorno de investigación.
La adopción en plantas reales exige comprobar la durabilidad de los electrodos, el rendimiento continuo, los costos de mantenimiento y la integración con sistemas ya instalados.
El avance no representa una solución completa para la crisis hídrica, pero aborda una etapa concreta de la desalinización.
Al reducir el uso de químicos y simplificar la eliminación del boro, el tejido de carbono puede hacer más eficiente un proceso que ya se ha convertido en una parte importante de la infraestructura hídrica en varios países.
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