Diseño de una planta piloto para la evaluación de procesos de extracción de metales de valor añadido en agua de mar

Pilot plant design for process evaluation of added-value metals extraction from seawater

Este estudio se enmarca en el proyecto SOSTAQUA, que pretende contribuir al desarrollo de nuevas tecnologías para la optimización del ciclo urbano del agua mediante la potenciación de las fuentes de agua no convencionales, la valorización de los residuos obtenidos y la minimización de la demanda energética externa al ciclo. Una de las líneas del proyecto SOSTAQUA se centra en los residuos, desde el aprovechamiento de lodos con fines energéticos a la extracción de metales del rechazo de la desalación. En este último ámbito está centrado este proyecto.

Para empezar se definieron mediante criterios económicos y técnicos seis metales que se encuentran en el agua de mar como de alto interés o de valor añadido: litio, cesio, rubidio, indio, magnesio y uranio. Posteriormente se realizó un estudio del estado actual de los procesos de extracción de tales metales, llegándose a la conclusión que la mejor tecnología para su aplicación a escala piloto es la captura en columna mediante resinas de adsorción o intercambio iónico.

La finalidad de este proyecto es el diseño y la construcción de una planta piloto móvil que pueda operar de forma ininterrumpida junto a la salida de una planta de desalación por ósmosis inversa, alimentándose de las salmueras de rechazo. Dicha planta está provista de cinco cartuchos rellenos de resinas de adsorción e intercambio iónico selectivos a cada uno de los metales de valor añadido definidos anteriormente. También incorpora elementos de regulación de caudal y para la selección del tipo de flujo que circule por los cartuchos.

• Memoria
• Anexos.

Dewvaporation y desalinización de una planta piloto de 5000 galones por día

Dewvaporation desalination 5000-gallon-per-day pilot plant

La dewvaporation es un proceso específico de desalinización por humidificación-deshumidificación que utiliza aire como gas de arrastre para evaporar agua de fuentes de alimentación salinas y forma condensados puros a presión atmosférica constante. El calor necesario para la evaporación se obtiene del liberado por la condensación de rocío sobre lados opuestos de una pared de transferencia de calor. Ya que se necesita calor externo para establecer un diferencial de temperatura a través de la pared, la fuente de calor externo puede tomarse de calor residual, recolectores solares o de la combustión de combustibles.

Se diseñó, construyó y operó una planta piloto de dewvaporation con una capacidad de 5000 galones por día en una planta de tratamiento de aguas residuales en Phoenix, Arizona (Estados Unidos). La alimentación de la planta piloto provenía de un concentrado originado de una unidad de ósmosis inversa con un pretratamiento de ultrafiltración. Se trató una corriente de agua residual con una concentración total de sólidos disueltos (TDS) de 2000 mg por litro, obteniéndose una salmuera de más de 45.000 mg/L de TDS y un destilado de 10mg/L de TDS.

La recuperación varió de 70 a 100%, sin disminución en la tasa de destilado o aumento en la contaminación de tal destilado. Los efectos múltiples térmicos cambiaron de 2,0 a 3,5, lo cual es menor a los cinco efectos demostrados antes del transporte al sitio de la planta de tratamiento. El costo de operación dependió considerablemente del precio del combustible. Al usarse el promedio de los tres mejores valores de efectos múltiples térmicos de 3,2 y el costo de gas natural (US$0,80/therm), el costo operativo del agua sería de US$20,85 por cada mil galones. El uso de calor residual o térmico solar reduciría los costos de operación del bombeo de agua y aire.