La instalación de agua Ultra-Pure de MacroTechnology Works muestra la escala y los tipos de sistemas necesarios para tratar la salmuera. Crédito: Centro Global de Tecnología del Agua
Las industrias que necesitan agua ultra pure, incluida las compañías de semiconductores, batería, farmacéutica, alimentos y bebidas, se están expandiendo en Arizona. Uno de los desafíos más pasados por alto para estos negocios es lo que queda atrás en la búsqueda del agua limpia: salmuera, el subproducto salado de procesos como la ósmosis inversa.
Sin embargo, para Shahnawaz Sinha, profesor de investigación asociado en ingeniería civil y ambiental en la Universidad Estatal de Arizona, Brine no solo desperdicia, es una oportunidad. A través de una asociación con Nestlé y con el apoyo de la Iniciativa de Innovación del Agua de Arizona de ASU y el Centro Global de Tecnología del Agua, Sinha está desarrollando una instalación de demostración de recuperación de agua de circuito móvil y móvil que podría cambiar la forma en que las industrias en el área de Metro Phoenix se ocupan de la salmuera.
Al recuperar otro 50% –90% de agua previamente inutilizable de salmuera industrial y reducir el resto a sal sólida, el proyecto tiene como objetivo minimizar los desechos y extraer agua dulce para apoyar la economía y la resistencia del agua de Arizona.
Sinha trae décadas de experiencia a la mesa. Antes de unirse a ASU hace casi 10 años, pasó seis años en el Centro de Desalinización y Reutilización del Agua en la Universidad de Ciencia y Tecnología del Rey Abdullah en Arabia Saudita, un país que depende en gran medida de la desalinización del agua de mar. Antes de su tiempo allí, pasó casi una década como ingeniero de procesos en dos firmas de consultoría e ingeniería ambientales diferentes.
“La salmuera es un componente crítico y un subproducto de la desalinización”, dijo Sinha. “En Arabia Saudita, pueden descargarlo en el mar, pero los lugares interiores como Arizona no tienen ese lujo”.
Realidad salada de Arizona
El aumento de la salinidad en el agua dulce es un problema creciente en todo el paísY aunque el área metropolitana de Phoenix no tiene que lidiar con el salto de carretera durante el clima invernal y no está desalinando el agua de mar, todavía enfrenta serios desafíos de salinidad.
“Viví en Colorado durante muchos años, y el agua es fantástica. Pero esa misma agua del río Colorado se vuelve mucho más salada cuando llega a Arizona”, dijo Sinha.
A medida que el agua del río Colorado viaja a través de los áridos paisajes y los canales abiertos de Arizona, las sales se concentran más debido a la evaporación.
Al igual que muchos residentes de Arizona, Sinha dijo: “Tengo una pequeña ósmosis inversa, o RO, sistema debajo del fregadero en casa para mejorar su sabor para poder beber esta agua más fácilmente”.
Además, el valle se encuentra en un terreno natural salado. Por ejemplo, el Hohokam construyó extenso canales y encontrado suelos salados Eso creó condiciones agrícolas desafiantes. Además, el Luke Salt Body El oeste de Phoenix se estima en 10,000 pies de espesor y 40 millas cuadradas de ancho. Y el acertadamente llamado Salt River y sus afluentes fluyen a través de depósitos de sal En todo el estado que eventualmente terminan aguas abajo en el valle.
La sal permanece en el agua potable de la región de Phoenix, que es el mismo agua que los fabricantes usan que su punto de partida. En cada instalación de fabricación, la compañía “desaliniza” el agua del grifo en el sitio, produciendo agua ultra pure para uso industrial y dejando la salmuera salada.
Por ejemplo, una planta de Nestlé requiere agua de alta calidad para la calidad del producto y la seguridad alimentaria, y cualquier contenido de sal podría comprometer el sabor o la estabilidad del producto. Los fabricantes de chips, incluidos TSMC e Intel, enfrentan demandas aún más estrictas, ya que los residuos microscópicos de sal o minerales pueden dañar las obleas o interrumpir los procesos de fabricación sensibles.
Las salmueras concentradas resultantes deben ser cuidadosamente manejadas y eliminadas. Si bien algunos sistemas de alcantarillado pueden aceptar salmuera, muchas instalaciones deben recurrir a estanques de evaporación o camiones fuera del sitio. La salmuera dispuesta a las alcantarillas fluye a las plantas de tratamiento de aguas residuales, donde los niveles de salinidad altos pueden aumentar el costo de la desalinización o afectar negativamente la reutilización del agua tratada para el riego, como el hierba y otras vegetaciones.
“El área de Phoenix es un concentrador de sal”, dijo Paul Westerhoff, profesor de regentes de ASU y director del Centro Global de Tecnología del Agua. “No es solo, bueno, saquemos la sal. Una vez que la sacas, ¿a dónde va la sal? Somos un gran acumulador de sal aquí.
“A de dos partes El estudio de la Oficina de Recuperación mostró más de $ 30 millones al año en daños económicos por sal. Esto significa que las formas innovadoras de lidiar con la salmuera son cruciales para la seguridad del agua y una economía próspera de Arizona “.
Colaboración de la industria
La instalación de producción de Nestlé en Arizona genera más de 50,000 galones de salmuera todos los días, tanto que múltiples camiones cisterna deben transportarlo fuera del sitio, diariamente.
“Se está volviendo muy costoso para Nestlé abordar este problema de salmuera”, dijo Sinha.
En lugar de verlo como un problema, Nestlé vio una oportunidad y recurrió a ASU en busca de ayuda.
“Se nos abrieron y dijeron:” Tenemos este problema de salmuera. ¿Qué tipo de investigación puede hacer para ayudarnos a minimizarlo? “Realmente apreciamos cuán abiertos son porque no son los únicos que enfrentan este problema”, dijo Sinha.
Su equipo comenzó analizando la salmuera.
“Esperaba que el agua fuera turbia con muchas partículas”, dijo Sinha. “Pero fue agradable y claro; solo tenía mucha sal”.
A medida que la salmuera se concentra progresivamente a través del tratamiento, la apariencia cambia.
“Al igual que si pones agua salada en una olla y la reduce, el agua se vuelve blanquecina y más espesa. Eso es exactamente lo que sucede cuando empujamos el agua fuera de la salmuera y aumentamos su salinidad”.
El enfoque del equipo utiliza un sistema de varios pasos que incluye la pretración de la salmuera de Nestlé para eliminar partículas más grandes y hacerlo más susceptible para un tratamiento adicional. Luego se mueve a través de un proceso de ósmosis inversa que separa el líquido en dos corrientes: agua de alta calidad para reutilizar y un concentrado salado.
El concentrado salado luego pasa a través de una membrana hidrofóbica para recuperar aún más agua pura. La salmuera altamente concentrada se envía a través de una secadora y un cristalizador para reducir la salmuera a un producto de sal sólido. Los recolectores de agua atmosféricos se pueden usar para capturar cualquier vapor de agua restante.
“El objetivo es recuperar del 50% al 90% del agua”, dijo Sinha, “y terminar con un volumen manejable de sal cristalizada”.
Si bien quedan preguntas sobre la mejor manera de reutilizar o deshacerse de la sal, este método reduce drásticamente la carga de los camiones y las plantas de aguas residuales.
Sinha dijo que uno de los aspectos más emocionantes del proyecto es la colaboración misma.
“Nestlé tiene ingenieros muy hábiles y operadores de plantas de agua. Nos reunimos quincenalmente. Nos dicen que se benefician porque interpretamos los datos de diferentes maneras y brindamos una nueva visión”.
Nestlé recomendó construir una coalición más amplia de fabricantes que enfrenten desafíos de salmuera similares en la región de West Phoenix, lo que condujo a una reunión única. En mayo, el Centro Global de Tecnología del Agua y el motor de futuros NSF en el suroeste convocó a fabricantes, proveedores de agua, desarrolladores de tecnología e investigadores para comprender mejor estos problemas relacionados con la salmuera. Juntos, están desarrollando una hoja de ruta para reducir la gestión de la salmuera como una barrera para el desarrollo económico.
Durante una presentación reciente, el personal de Nestlé aplaudió la asociación, señalando que los beneficios para ellos incluyen probar enfoques innovadores para la administración del agua, así como el acceso a conocimientos expertos en ASU y el desarrollo de la fuerza laboral.
“Estamos trabajando para involucrar a estudiantes de universidades comunitarias cercanas para obtener experiencia práctica, en parte porque la planta está en el (lejano) West Valley, bastante lejos del campus”, dijo Sinha, “para que puedan ver cómo ASU funciona con la industria. También podría servir como campo de entrenamiento para estudiantes aspirantes y operadores de Nestlé”.
Mirando hacia el futuro: convertir el desperdicio en la oportunidad
Sinha dijo que este proyecto es parte de un cambio más grande en la forma en que pensamos sobre el agua, el desperdicio y la recuperación de recursos.
“A veces los ingenieros quedamos atrapados en la cantidad de agua que podemos recuperar”, dijo Sinha. “Pero también existe una oportunidad potencial sobre cómo manejar de manera sostenible los desechos y extraer sales minerales comercialmente viables, elementos valiosos como litio, magnesio o potasio de salmuera concentrada. Ahí es donde la innovación tiene impacto”.
Si bien las tecnologías son actualmente caras, la industria parece lista para invertir.
“Nestlé está pensando no solo sobre su propia planta, sino también en que otros se mudan al área. Lideran con el ejemplo”, dijo Sinha.
En una región donde el agua es crítica y la sal nunca desaparece realmente, encontrar formas sostenibles de cerrar el circuito es un desafío científico y una necesidad económica.
Como dijo Sinha: “No se debe desperdiciar gota de agua”.
Proporcionado por la Universidad Estatal de Arizona
Cita: Trabajar para reducir la cantidad de residuos salados que quedan de la desalinización del agua (2025, 25 de junio) Recuperado el 25 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-Mount Briny—Desalination.html
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