​La recuperación de metales en desalinizadoras, nueva fuente de materias primas

El proyecto Sea4Value, coordinado por el centro tecnológico Eurecat, desarrollará un nuevo proceso para la recuperación de metales y minerales de alto valor procedentes de los efluentes generados en plantas de desalinización de agua de mar para convertirlos en una fuente de materias primas.

El acceso sostenible a determinadas materias primas consideradas como críticas es fundamental para la economía. En este sentido, para la Unión Europea es imprescindible asegurar su disponibilidad presente y futura.

Las casi 16.000 plantas de desalinización operativas en el mundo vierten un efluente concentrado típicamente hipersalino asociado a un impacto negativo, pero también con un contenido en elementos valiosos como el litio o el magnesio, entre otros. Para invertir esta dinámica, el proyecto de investigación Sea4Value trabaja en la línea de la economía circular con el fin de convertir esta salmuera en la tercera fuente de materias primas valiosas de la UE.

Recuperación de nueve metales y minerales

El proyecto pretende aprovechar la concentración que tiene lugar en los procesos de desalinización para desarrollar tecnología que permita la extracción de los minerales contenidos en los mares y océanos, estableciéndolos como una nueva fuente sostenible de recursos. Concretamente, el proyecto pretende recuperar nueve metales y minerales, la mayoría de ellos críticos: Mg, B, Li, In, V, Mo, Sc, Ga y Rb.

Uno de los objetivos del proyecto es aumentar el conocimiento sobre el potencial de las salmueras generadas en las plantas de desalación como recurso de materias primas. Para ello, durante el primer año de proyecto se caracterizarán más de 100 salmueras provenientes de plantas desalinizadoras instaladas alrededor del mundo: desde los Emiratos Árabes hasta las Islas Canarias pasando por la India. 

Esta caracterización fisicoquímica se basará en la determinación de parámetros comunes como la conductividad eléctrica, pero también en la determinación del contenido de metales traza, especialmente de los que son de interés en el proyecto Sea4Value. De esta manera, se podrá establecer una base de datos de salmueras de plantas de desalinización global.

Esta base de datos, que se publicará en la página web del proyecto, pretende ampliar la información disponible en el Raw Materials Information System (RMIS) de la Comisión Europea, la plataforma de referencia sobre la disponibilidad de recursos en Europa procedentes tanto de fuentes primarias como secundarias.

Desarrollo de nuevos procesos

Durante cuatro años, el equipo internacional del proyecto desarrollará nuevos procesos tales como tecnologías avanzadas de separación selectiva, concentración y cristalización para transformar las salmueras de las desalinizadoras en una fuente sostenible de materias primas. En total se desarrollarán 10 tecnologías cuya combinación permitirá diseñar un proceso multimineral, modular y coste-eficiente.

Se desarrollarán procesos basados en membranas como la nanofiltración, la electrodiálisis con membranas bipolares y membranas selectivas tipo Polymeric Inclusion Membranes (PIM). Las membranas PIM son membranas poliméricas que incluyen moléculas selectivas (ionóforos) para el metal objetivo. Los ionóforos son moléculas orgánicas complejas que son capaces de enlazar dentro de su estructura química un metal en concreto y desestimar el resto. 

En el proyecto, se desarrollarán para recuperar rubidio (Rb) y galio (Ga) de matrices complejas. El rol de Eurecat en este proceso va más allá de optimizar la producción de PIM, ya que se encargará también de la síntesis de los ionóforos selectivos, así como de la síntesis de un nuevo polímero, el cual incluirá estos ionóforos en su estructura.

Adsorción y de extracción con solventes

Otras tecnologías que se investigarán son las basadas en procesos de adsorción y de extracción con solventes. En cuanto a los procesos de adsorción, no solo se evaluará la eficacia y selectividad de adsorbentes comerciales, sino que también se desarrollarán nuevos adsorbentes selectivos producidos mediante impresión 3D para la recuperación de vanadio, molibdeno, indio, boro y escandio.

En cuanto a procesos de extracción con disolventes, se investigará la aplicación de procesos de extracción con mezclas de disolventes binarias y sinérgicas o extracción mediante membranas liquidas soportadas. 

Dentro de este tipo de procesos, Eurecat investigará el uso de líquidos iónicos para la recuperación de indio. Los líquidos iónicos son sales formadas por iones asimétricos y de gran tamaño, por lo que son líquidos en un amplio rango de temperaturas. El interés en su aplicación ha aumentado en los últimos años por sus características en cuanto a baja toxicidad y fácil regeneración, conociéndose como ‘disolventes verdes’.

Tecnologías de concentración y cristalización

Finalmente, tal como se ha mencionado anteriormente, se desarrollarán tecnologías de concentración y cristalización avanzadas. Por un lado, se investigará la tecnología de cristalización por membrana para la recuperación de magnesio. Por otro lado, se desarrollarán nuevos materiales para mejorar la conductividad térmica de los intercambiadores de calor en los procesos de destilación multiefecto.

Para evaluar la combinación de todas estas tecnologías en un único proceso, está previsto construir un laboratorio móvil que incluirá todos los equipos y materiales necesarios para estudiar estos procesos. 

Este laboratorio se instalará en dos plantas desaladoras operadas por FCC AQUALIA y situadas en dos zonas oceánicas diferentes: en Denia (Mediterráneo, España) y en Fonsalia (Atlantico, Islas Canarias, España).

Los nuevos procesos y tecnologías que se crearán dentro del proyecto pretenden, además, incrementar en un 30% la cantidad de agua potable obtenida en los procesos de desalinización, lo que contribuirá de manera importante a minimizar la escasez de agua.

La sostenibilidad es uno de los principales ejes para superar los retos actuales de la humanidad. Sea4Value cuantificará la ganancia ambiental, social y económica de los nuevos modelos de negocio circulares y los beneficios ambientales conseguidos, contribuyendo al desarrollo de una sociedad más equitativa y eficiente en el uso de recursos.

Los resultados del proyecto buscan generar nuevas oportunidades de negocio para los operadores de plantas desaladoras de agua de mar y crear también una nueva fuente local de minerales para los países europeos, ayudando a la industria a disminuir su dependencia de las importaciones e incrementando la sostenibilidad de los procesos de obtención de materias primas.

El proyecto Sea4Value, financiado por el programa Horizon 2020 de la Unión Europea, cuenta con un consorcio formado por 15 socios de España, Alemania, Italia, Bélgica, Ucrania, Países Bajos y Finlandia.