El amoníaco es un componente clave de los fertilizantes y es vital para apoyar el crecimiento de las plantas y, en última instancia, proporcionar alimentos a las poblaciones de todo el mundo. También es un contaminante importante que, después de usarse en la cadena alimentaria, ingresa a las plantas municipales de tratamiento de aguas residuales donde se encuentraa menudo no se eliminan adecuadamente. Luego se libera en el medio ambiente donde contamina los entornos acuáticos y daña los ecosistemas, provocando la proliferación de algas destructivas, zonas muertas y la muerte de peces.
La captura de amoníaco es ahora un desafío crítico para el siglo XXI, especialmente dado que se espera que las poblaciones de la ciudad aumenten drásticamente, con un crecimiento urbano proyectado de 2.500 millones de personas para 2050. Al mismo tiempo, proporcionar un saneamiento mejorado a los 2.300 millones de personas queactualmente no reciben servicios a nivel mundial implicará la instalación de nuevos baños, instalaciones de aguas residuales e infraestructura de saneamiento, lo que generará aún más estrés en el medio ambiente.
Hasta la fecha, la mayor parte de la captura de amoníaco se realiza a través de una técnica extremadamente intensiva en energía, el proceso Haber-Bosch, que es utilizado por la industria en todo el mundo para producir fertilizantes y representa el 1-2% del consumo anual de energía del mundo.El equipo de ingeniería de Columbia, dirigido por Ngai Yin Yip, profesor asistente de ingeniería ambiental y de la tierra, informa hoy que han recuperado amoníaco a través de un nuevo método que utiliza un nivel muy bajo de energía, aproximadamente una quinta parte de la energía utilizada por Haber-BoschAdemás, debido a que la técnica recicla el amoníaco en un circuito cerrado, el amoníaco puede ser recuperado para su reutilización en fertilizantes, productos de limpieza domésticos y otros productos industriales. ACS Química e Ingeniería Sostenibles .
La gestión de nitrógeno, un nutriente esencial para la vida, ha sido reconocida por la Academia Nacional de Ingeniería como uno de los grandes desafíos del siglo 21. El grupo de Yip, que se enfoca en avanzar en la producción sostenible de energía y agua, queríainventar una forma mejor y más ecológica de producir nitrógeno, de los cuales el amoníaco es una forma biodisponible.
"Estaba claro que necesitábamos un cambio de paradigma para la transición a un modelo de economía circular, donde el nitrógeno se recupere y recicle, en lugar del enfoque lineal actual insostenible de producción costosa, utilización y luego descartar contaminantes para el medio ambiente", Yipdice.
El equipo de Yip tiene experiencia en la destilación de membranas, una técnica que impulsa la penetración de especies volátiles, en este caso, el amoníaco, de una corriente de alimentación a una corriente colectora, mientras que las especies no volátiles permanecen en la corriente de alimentación. La especie volátilson conducidos a través de la membrana por una diferencia en la presión de vapor, que depende de la temperatura y la concentración. Los investigadores desarrollaron una técnica, que llaman "destilación de membrana isotérmica con colector ácido", o IMD-AC, que utiliza calor a baja temperatura,y lo aplicó para separar selectivamente y capturar amoníaco de la corriente de orina rica en amoníaco simulada para este proyecto.
"Debido a que nuestro proceso es impulsado por temperaturas moderadas tan bajas como 20-60 grados Celsius, la energía puede ser suministrada por calor residual barato o incluso libre de, por ejemplo, agua de torre de enfriamiento, agua de baño o colectores solares térmicos".Yip dice.
Los próximos pasos para el equipo incluyen explorar formas de recuperar el fósforo, otro ingrediente clave del fertilizante, de manera sostenible y económica de la orina.
"Ahora que hemos demostrado la recuperación sostenible de nitrógeno de la orina", agrega Yip, "creemos que la creciente población y las tendencias de saneamiento presentan oportunidades ideales para la introducción de instalaciones descentralizadas de derivación de orina para la recuperación de nutrientes, sin costosas modificaciones orevisiones del sistema existente, cambiando la gestión de aguas residuales a un paradigma más sostenible y eficiente ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia . Original escrito por Holly Evarts. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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